ES2320814T3 - NUCLEIC ACID SYNTHESIS PROCEDURE. - Google Patents
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Abstract
Description
Procedimiento de síntesis de ácido nucleico.Nucleic acid synthesis procedure.
La presente invención se refiere a un procedimiento de síntesis de un ácido nucleico compuesto de una secuencia específica de nucleótidos, que es útil como procedimiento de amplificación de ácidos nucleicos.The present invention relates to a synthesis procedure of a nucleic acid composed of a specific nucleotide sequence, which is useful as a procedure of nucleic acid amplification.
Un procedimiento de análisis basado en la complementaridad de una secuencia de nucleótidos de un ácido nucleico puede analizar rasgos genéticos directamente. Por consiguiente, este análisis es un medio muy poderoso para la identificación de enfermedades genéticas, formación de cáncer, microorganismos, etc. Además, el propio gen es el objeto de la detección, y así en algunos casos se pueden omitir procedimientos difíciles y que requieren mucho tiempo tales como el cultivo.An analysis procedure based on the complementarity of a nucleotide sequence of an acid Nucleic can analyze genetic traits directly. By consequently, this analysis is a very powerful means for identification of genetic diseases, cancer formation, microorganisms, etc. In addition, the gene itself is the object of the detection, and in some cases procedures can be omitted difficult and time-consuming such as cultivation.
No obstante, la detección de un gen diana presente en una cantidad muy pequeña en una muestra, en general no es fácil de modo que es necesaria la amplificación del propio gen diana o de su señal de detección. Como procedimiento para amplificar un gen diana, se conoce el procedimiento de la PCR (reacción en cadena de la polimerasa) (Science, 230, 1350-1354, 1985). Actualmente, el procedimiento de la PCR es el procedimiento más popular como técnica de amplificación de ácidos nucleicos in vitro. Este procedimiento está firmemente establecido como un procedimiento de detección excelente en virtud de la alta sensibilidad basada en el efecto de la amplificación exponencial. Además, puesto que el producto de amplificación se puede recuperar como ADN, este procedimiento se aplica ampliamente como una herramienta importante de respaldo de las técnicas de ingeniería genética tales como la clonación de genes y la determinación estructural. Sin embargo, en el procedimiento de la PCR hay los siguientes problemas notables: es necesario un controlador de la temperatura especial para la práctica; el progreso exponencial de la reacción de amplificación causa un problema en la cuantificación; y las muestras y las disoluciones de reacción se contaminan fácilmente desde el exterior al permitir que ácidos nucleicos mezclados por error funcionen como un molde.However, the detection of a target gene present in a very small amount in a sample is generally not easy so amplification of the target gene itself or its detection signal is necessary. As a method to amplify a target gene, the PCR (polymerase chain reaction) procedure is known ( Science , 230, 1350-1354, 1985). Currently, the PCR procedure is the most popular procedure as an in vitro nucleic acid amplification technique. This procedure is firmly established as an excellent detection procedure by virtue of high sensitivity based on the effect of exponential amplification. In addition, since the amplification product can be recovered as DNA, this procedure is widely applied as an important support tool for genetic engineering techniques such as gene cloning and structural determination. However, in the PCR procedure there are the following notable problems: a special temperature controller is necessary for practice; the exponential progress of the amplification reaction causes a problem in quantification; and the samples and reaction solutions are easily contaminated from the outside by allowing mistakenly mixed nucleic acids to function as a template.
Al acumularse la información genómica, ha empezado a llamar la atención el análisis del polimorfismo de un solo nucleótido (SNP). La detección de los SNP mediante la PCR es posible mediante el diseño de un cebador de modo que su secuencia de nucleótidos contenga el SNP. Es decir, si una secuencia de nucleótidos complementaria del cebador está presente o no se puede deducir determinando si está presente o no un producto de reacción. Sin embargo, una vez que una cadena complementaria es sintetizada por error en la PCR por casualidad, este producto funciona como un molde en la siguiente reacción, produciendo así un resultado erróneo. En la práctica, se dice que el control estricto de la PCR es difícil con la diferencia de solo una base dada en el extremo del cebador. Por consiguiente, es necesario mejorar la especificidad con el fin de aplicar la PCR a la detección de los SNP.When the genomic information accumulates, it has began to attract attention the analysis of the polymorphism of a nucleotide only (SNP). The detection of SNPs by PCR is possible by designing a primer so that its sequence of nucleotides contain the SNP. That is, if a sequence of Complementary nucleotide primer is present or cannot be deduct by determining whether or not a reaction product is present. However, once a complementary string is synthesized by mistake in the PCR by chance, this product works as a mold in the next reaction, thus producing a result wrong. In practice, it is said that strict PCR control it is difficult with the difference of only one base given at the end of the primer. Therefore, it is necessary to improve the specificity in order to apply PCR to the detection of SNPs.
Por una parte, en la práctica también se usa un procedimiento de síntesis de ácido nucleico mediante una ligasa. El procedimiento de la LCR (reacción en cadena de la ligasa; Laffler T.G.; Garrino J.J.; Marshall R.L.; Ann. Biol. Clin. (Paris), 51:9, 821-6, 1993) se basa en la reacción en la que hibridan dos sondas adyacentes con una secuencia diana y se unen entre sí mediante una ligasa. Las dos sondas podrían no unirse en ausencia de la secuencia de nucleótidos diana, y por lo tanto, la presencia del producto unido es indicativa de la secuencia de nucleótidos diana. Debido a que el procedimiento de la LCR también requiere el control de la temperatura para separar una cadena complementaria de un molde, surge el mismo problema que en el procedimiento de la PCR. Para la LCR, también se ha publicado un procedimiento para mejorar la especificidad añadiendo la etapa de proporcionar un hueco entre sondas adyacentes y rellenar el hueco mediante una ADN polimerasa. Sin embargo, lo que puede esperarse en este procedimiento modificado es sólo especificidad, y sigue existiendo el problema de que se requiere el control de la temperatura. Además, el uso de la enzima adicional conduce a un aumento del coste.On the one hand, in practice a method of nucleic acid synthesis by a ligase is also used. The CSF procedure (ligase chain reaction; Laffler TG; Garrino JJ; Marshall RL; Ann. Biol. Clin . (Paris), 51: 9, 821-6, 1993) is based on the reaction in which they hybridize two adjacent probes with a target sequence and are linked together by a ligase. The two probes may not bind in the absence of the target nucleotide sequence, and therefore, the presence of the bound product is indicative of the target nucleotide sequence. Because the CSF procedure also requires temperature control to separate a complementary chain from a mold, the same problem arises as in the PCR procedure. For CSF, a procedure to improve specificity has also been published by adding the step of providing a gap between adjacent probes and filling the gap with a DNA polymerase. However, what can be expected in this modified procedure is only specificity, and there remains the problem that temperature control is required. In addition, the use of the additional enzyme leads to an increase in cost.
También se conoce un procedimiento llamado el procedimiento de SDA (amplificación por desplazamiento de cadena) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89, 392-396, 1992] [Nucleic Acid. Res., 20, 1691-1696, 1992] como un procedimiento de amplificación de ADN que tiene una secuencia complementaria de la secuencia diana como molde. En el procedimiento de SDA se usa una ADN polimerasa especial para sintetizar una cadena complementaria que empieza a partir de un cebador complementario del lado 3' de una secuencia de nucleótidos determinada, a la vez que desplaza una cadena bicatenaria, si hay alguna, en el lado 5' de la secuencia. En la presente memoria descriptiva, la expresión sencilla "lado 5'" o "lado 3'" se refiere al de una cadena que sirve como molde. Debido a que la cadena bicatenaria en el lado 5' es desplazada por una cadena complementaria recién sintetizada, esta técnica se llama el procedimiento de SDA. La etapa de cambio de temperatura esencial en el procedimiento de la PCR se puede eliminar en el procedimiento de SDA insertando previamente una secuencia de reconocimiento de enzimas de restricción en una secuencia hibridada como cebador. Es decir, una mella generada por una enzima de restricción da un grupo 3'-OH que actúa como el origen de la síntesis de la cadena complementaria, y la cadena complementaria previamente sintetizada es liberada como una cadena monocatenaria por la síntesis por desplazamiento de cadena y después se usa otra vez como molde para la siguiente síntesis de cadena complementaria. De esta forma, el complicado control de la temperatura esencial en el procedimiento de la PCR no se requiere en el procedimiento de la SDA.A procedure called the SDA procedure (chain shift amplification) is also known [ Proc. Natl Acad. Sci. USA , 89, 392-396, 1992] [ Nucleic Acid. Res ., 20, 1691-1696, 1992] as a DNA amplification procedure having a complementary sequence of the target sequence as a template. In the SDA procedure, a special DNA polymerase is used to synthesize a complementary chain that starts from a complementary primer on the 3 'side of a given nucleotide sequence, while displacing a double stranded chain, if any, in the 5 'side of the sequence. In the present specification, the simple expression "side 5 '" or "side 3'" refers to that of a chain that serves as a template. Because the double stranded chain on the 5 'side is displaced by a newly synthesized complementary chain, this technique is called the SDA procedure. The essential temperature change step in the PCR procedure can be eliminated in the SDA procedure by previously inserting a restriction enzyme recognition sequence into a hybridized sequence as a primer. That is, a dent generated by a restriction enzyme gives a 3'-OH group that acts as the origin of the complementary chain synthesis, and the previously synthesized complementary chain is released as a single stranded chain by chain shift synthesis. and then used again as a template for the following complementary chain synthesis. Thus, the complicated control of the essential temperature in the PCR procedure is not required in the SDA procedure.
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El documento US 5.744.311 describe procedimientos para la amplificación por desplazamiento de cadena (SDA) isotérmica que se pueden realizar a lo largo de un amplio intervalo de temperatura usando endonucleasas de restricción termófilas. Se describe que el uso de endonucleasas termófilas aumenta la eficacia de la reacción de SDA.US 5,744,311 describes procedures for chain shift amplification (SDA) isothermal that can be performed over a broad temperature range using restriction endonucleases thermophilic It is described that the use of thermophilic endonucleases Increases the efficiency of the SDA reaction.
El documento EP 0678582 describe procedimientos para detectar, inmovilizar o localizar productos de extensión del cebador de una reacción SDA en tiempo real por generación simultánea de productos de amplificación secundarios que no interfieren con la reacción de SDA primaria.EP 0678582 describes procedures to detect, immobilize or locate extension products of the primer of an SDA reaction in real time by simultaneous generation of secondary amplification products that do not interfere with the Primary SDA reaction.
Sin embargo, en el procedimiento de SDA, debe usarse la enzima de restricción que genera una mella además de la ADN polimerasa de tipo desplazamiento de cadena. Este requisito de enzima adicional es una causa importante del mayor coste. Además, debido a que la enzima de restricción se va a usar no para la escisión de ambas cadenas bicatenarias si no para la introducción de una mella (es decir, escisión de sólo una de las cadenas), debe usarse un derivado de dNTP tal como \alpha-tio-dNTP como sustrato para la síntesis para hacer a la otra cadena resistente a la digestión con la enzima. Por consiguiente, el producto de amplificación por la SDA tiene una estructura diferente de la del ácido nucleico natural, y hay un límite para la escisión con enzimas de restricción o aplicación del producto de amplificación a la clonación de genes. En relación con esto también, es una causa importante para el mayor coste. Además, cuando el procedimiento de SDA se aplica a una secuencia desconocida, hay la posibilidad de que la misma secuencia de nucleótidos que la secuencia de reconocimiento de la enzima de restricción usada para introducir una mella, pueda estar presente en una región que se va a sintetizar. En este caso, es posible que se impida sintetizar una cadena complementaria completa.However, in the SDA procedure, you must use the restriction enzyme that generates a dent in addition to the DNA polymerase chain shift type. This requirement of Additional enzyme is an important cause of the higher cost. Further, because the restriction enzyme is going to be used not for splitting of both double-stranded chains if not for introduction of a dent (that is, excision of only one of the chains), must a dNTP derivative such as α-thio-dNTP as a substrate for the synthesis to make the other chain digestion resistant with the enzyme Therefore, the amplification product by the SDA has a different structure from that of nucleic acid natural, and there is a limit for cleavage with enzymes from restriction or application of the amplification product to the gene cloning In relation to this too, it is a cause Important for the highest cost. In addition, when the procedure of SDA applies to an unknown sequence, there is the possibility of that the same nucleotide sequence as the sequence of restriction enzyme recognition used to introduce a dent, may be present in a region that is going to synthesize In this case, it is possible to prevent synthesizing a complete complementary chain.
La NASBA (amplificación basada en secuencia de ácido nucleico, también llamada el procedimiento de amplificación mediado por TMA/transcripción) se conoce como un procedimiento de amplificación de ácido nucleico en el que no es necesario el complicado control de la temperatura. La NASBA es un sistema de reacción en el que el ADN es sintetizado por la ADN polimerasa en presencia de ARN diana como molde con una sonda que tiene un promotor T7 añadido a la misma, y el producto se forma con una segunda sonda en una cadena bicatenaria, seguido de la transcripción por la ARN polimerasa T7 con la cadena bicatenaria formada como molde para amplificar una gran cantidad de ARN (Nature, 350, 91-92, 1991). La NASBA requiere algunas etapas de desnaturalización térmica hasta que el ADN bicatenario se ha completado, pero la posterior reacción transcripcional por la ARN polimerasa T7 transcurre en condiciones isotérmicas. Sin embargo, es esencial una combinación de una pluralidad de enzimas tales como la transcriptasa inversa, RNasa H, ADN polimerasa y ARN polimerasa T7, y esto es desfavorable para el coste al igual que la SDA. Además, debido a que es completado fijar las condiciones para una pluralidad de reacciones enzimáticas, este procedimiento apenas se ha extendido como procedimiento analítico general. En las reacciones conocidas de amplificación de ácido nucleico, sigue habiendo problemas tales como el complicado control de la temperatura y la necesidad de enzimas plurales como se ha descrito antes.NASBA (nucleic acid sequence based amplification, also called the TMA / transcription mediated amplification procedure) is known as a nucleic acid amplification procedure in which complicated temperature control is not necessary. NASBA is a reaction system in which DNA is synthesized by DNA polymerase in the presence of target RNA as a template with a probe that has a T7 promoter added to it, and the product is formed with a second probe in a chain double stranded, followed by transcription by T7 RNA polymerase with the double stranded chain formed as a template to amplify a large amount of RNA ( Nature , 350, 91-92, 1991). The NASBA requires some stages of thermal denaturation until the double stranded DNA has been completed, but the subsequent transcriptional reaction by the T7 RNA polymerase takes place under isothermal conditions. However, a combination of a plurality of enzymes such as reverse transcriptase, RNase H, DNA polymerase and T7 RNA polymerase is essential, and this is unfavorable for cost as is SDA. In addition, because it is complete to set the conditions for a plurality of enzymatic reactions, this procedure has barely been extended as a general analytical procedure. In known nucleic acid amplification reactions, problems such as complicated temperature control and the need for plural enzymes as described above remain.
Para estas reacciones conocidas de síntesis de ácido nucleico, hay pocas publicaciones de un intento de mejorar más la eficacia de la síntesis del ácido nucleico sin sacrificar la especificidad o el coste. Por ejemplo, en un procedimiento llamado RCA (amplificación por círculo rodante), se mostró que el ADN monocatenario que tenía una serie de secuencias de nucleótidos complementarias a una sonda cerrada se podía sintetizar de forma continua en presencia de una secuencia de nucleótidos diana (Paul M. Lizardi y col., Nature Genetics, 13, 225-232, July, 1998). En la RCA, se usa una sonda cerrada que tiene una estructura especial en la que cada uno de los extremos 5' y 3' de un solo oligonucleótido constituyen una sonda adyacente en la LCR. Después, se activa la reacción continua de síntesis de cadena complementaria con la sonda cerrada como molde que se une y cicla en presencia de una secuencia de nucleótidos diana, mediante la combinación con una polimerasa que cataliza la reacción de tipo desplazamiento de cadena de la cadena complementaria que se sintetiza. Así se forma un ácido nucleico monocatenario que tiene una estructura de una serie de regiones que consiste cada una en la misma secuencia de nucleótidos. Después hibrida un cebador con este ácido nucleico monocatenario para sintetizar su cadena complementaria y así se logra un grado alto de amplificación. Sin embargo, todavía sigue el problema de la necesidad de una pluralidad de enzimas. Además, la activación de la síntesis de la cadena complementaria depende de la reacción de unión de dos regiones adyacentes, y su especificidad es básicamente la misma que en la LCR.For these known reactions of nucleic acid synthesis, there are few publications of an attempt to further improve the efficiency of nucleic acid synthesis without sacrificing specificity or cost. For example, in a procedure called RCA (rolling circle amplification), it was shown that single-stranded DNA that had a series of nucleotide sequences complementary to a closed probe could be synthesized continuously in the presence of a target nucleotide sequence (Paul M. Lizardi et al., Nature Genetics , 13, 225-232, July, 1998). In the RCA, a closed probe is used that has a special structure in which each of the 5 'and 3' ends of a single oligonucleotide constitute an adjacent probe in the CSF. Then, the continuous complementary chain synthesis reaction is activated with the closed probe as a template that binds and cycles in the presence of a target nucleotide sequence, by combining with a polymerase that catalyzes the chain-type chain shift reaction. complementary that is synthesized. Thus a single stranded nucleic acid is formed that has a structure of a series of regions each consisting of the same nucleotide sequence. Then a primer is hybridized with this single stranded nucleic acid to synthesize its complementary chain and thus a high degree of amplification is achieved. However, the problem of the need for a plurality of enzymes still remains. In addition, the activation of the complementary chain synthesis depends on the binding reaction of two adjacent regions, and its specificity is basically the same as in the CSF.
Para el objetivo de suministrar el grupo 3'-OH, hay un procedimiento conocido en el que se proporciona una secuencia de nucleótidos en el extremo 3' con una secuencia complementaria de esta y se forma un bucle en horquilla en el extremo (Gene, 71, 29-40, 1988). La síntesis de la cadena complementaria con la propia secuencia diana como molde empieza en el bucle en horquilla para formar un ácido nucleico monocatenario compuesto de la secuencia de nucleótidos complementaria. Por ejemplo, en el documento WO 9601327 se logra una estructura en la que la hibridación ocurre en la misma cadena en el extremo al que se ha unido una secuencia de nucleótidos complementaria. Sin embargo, en este procedimiento, la etapa en la que el extremo cancela el apareamiento de bases con la cadena complementaria y se vuelve a constituir el apareamiento de bases en la misma cadena, es esencial. Se cree que esta etapa transcurre dependiendo de un estado de equilibrio sutil en el extremo de las secuencias de nucleótidos mutuamente complementarias que implica apareamiento de bases. Es decir, se usa un estado de equilibrio mantenido entre el apareamiento de bases con una cadena complementaria y el apareamiento de bases en la misma cadena, y la única cadena que hibrida con la secuencia de nucleótidos en la misma cadena sirve como el origen de la síntesis de una cadena complementaria. Por consiguiente, se considera que deben fijarse condiciones de reacción estrictas para lograr una eficacia de reacción alta. Además, en esta técnica anterior, el propio cebador forma una estructura de bucle. Por consiguiente, una vez se ha formado un dímero del cebador, la reacción de amplificación se inicia automáticamente independientemente de si hay presente o no una secuencia de nucleótidos diana, y así se forma un producto sintético inespecífico. Esto puede ser un problema grave. Además, la formación del dímero del cebador y posterior consumo del cebador por la reacción sintética inespecífica conduce a una reducción de la eficacia de la amplificación de la reacción deseada.For the purpose of supplying the 3'-OH group, there is a known procedure in which a nucleotide sequence is provided at the 3 'end with a complementary sequence thereof and a hairpin loop is formed at the end ( Gene , 71 , 29-40, 1988). The synthesis of the complementary chain with the target sequence itself as a template begins in the hairpin loop to form a single stranded nucleic acid composed of the complementary nucleotide sequence. For example, in WO 9601327 a structure is achieved in which hybridization occurs in the same chain at the end to which a complementary nucleotide sequence has been linked. However, in this procedure, the stage in which the end cancels the base pairing with the complementary chain and the base pairing in the same chain is reconstituted is essential. It is believed that this stage takes place depending on a state of subtle equilibrium at the end of mutually complementary nucleotide sequences that involves base pairing. That is, a steady state of equilibrium is used between base pairing with a complementary chain and base pairing in the same chain, and the only chain that hybridizes with the nucleotide sequence in the same chain serves as the origin of the synthesis of a complementary chain. Therefore, it is considered that strict reaction conditions must be set to achieve high reaction efficiency. In addition, in this prior art, the primer itself forms a loop structure. Therefore, once a primer dimer has been formed, the amplification reaction is automatically initiated regardless of whether or not a target nucleotide sequence is present, and thus a nonspecific synthetic product is formed. This can be a serious problem. In addition, the formation of the primer dimer and subsequent consumption of the primer by the unspecific synthetic reaction leads to a reduction in the amplification efficiency of the desired reaction.
Además, hay una publicación en la que se usó una región que no servía como molde para la ADN polimerasa, para lograr una hibridación de la estructura del extremo 3' con la misma cadena (documento EP713922). Esta publicación también tiene el mismo problema que la WO 9601327 anterior, con respecto al uso del equilibrio dinámico en el extremo o la posibilidad de reacción sintética inespecífica debido a la formación de un cebador dímero. Además, debe prepararse una región especial que no sirve como molde para la ADN polimerasa como cebador.In addition, there is a publication in which a region that did not serve as a template for DNA polymerase, to achieve a hybridization of the 3 'end structure with the same chain (document EP713922). This post also has the same problem that WO 9601327 above, regarding the use of dynamic equilibrium at the end or the possibility of reaction non-specific synthetic due to the formation of a dimer primer. In addition, a special region that does not serve as a mold should be prepared for DNA polymerase as primer.
Además, en diferentes reacciones de amplificación de señal en las que se aplica el principio de NASBA descrito antes, a menudo se usa un oligonucleótido que tiene una estructura de horquilla en su extremo para suministrar una región promotora bicatenaria (documento JP-A-5-211873). Sin embargo, estas técnicas no son las que permiten el suministro sucesivo del grupo 3'-OH para la síntesis de una cadena complementaria. Además, se usa una estructura de bucle de horquilla que tiene un extremo 3' hibridado en la misma cadena, con el propósito de obtener un molde de ADN transcrito por la ARN polimerasa, en el documento JP-A-10-510161 (WO96/17079). En este procedimiento, el molde se amplifica usando transcripción en ARN y transcripción inversa de ARN a ADN. Sin embargo, en este procedimiento, el sistema de reacción no se puede constituir sin la combinación de una pluralidad de enzimas.In addition, in different reactions of signal amplification in which the NASBA principle applies described above, an oligonucleotide is often used that has a fork structure at its end to supply a region double-stranded promoter (document JP-A-5-211873). Without However, these techniques are not what allow the supply successive group 3'-OH for the synthesis of a complementary chain In addition, a loop structure of fork that has a 3 'end hybridized on the same chain, with the purpose of obtaining a template of DNA transcribed by RNA polymerase, in the document JP-A-10-510161 (WO96 / 17079). In this procedure, the mold is amplified using RNA transcription and reverse transcription of RNA to DNA. Without However, in this procedure, the reaction system cannot be constitute without the combination of a plurality of enzymes.
El objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de síntesis de ácido nucleico basado en un principio nuevo. Un objetivo más específico es proporcionar un procedimiento capaz de realizar la síntesis de ácido nucleico que depende de la eficacia de secuencia con costes bajos. Es decir, un objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento capaz de lograr la síntesis y amplificación del ácido nucleico mediante una sola enzima, incluso en condiciones de reacción isotérmicas. Otro objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento de síntesis de ácido nucleico que puede lograr una alta especificidad difícil de conseguir en el principio de reacción conocido de síntesis de ácidos nucleicos, así como un procedimiento de amplificación de ácido nucleico aplicando dicho procedimiento sintético.The object of the present invention is provide a nucleic acid synthesis procedure based In a new beginning. A more specific objective is to provide a procedure capable of performing nucleic acid synthesis It depends on the sequence efficiency with low costs. That is to say, An object of the present invention is to provide a method capable of achieving synthesis and amplification of nucleic acid by a single enzyme, even under reaction conditions isothermal Another object of the present invention is to provide a nucleic acid synthesis procedure that can achieve a high specificity difficult to achieve in the reaction principle known nucleic acid synthesis as well as a procedure of nucleic acid amplification applying said procedure synthetic.
Los autores de la presente invención centran su atención en el hecho de que el uso de una polimerasa que cataliza la síntesis de tipo desplazamiento de cadena de la cadena complementaria, es útil para la síntesis de ácido nucleico que no depende del complicado control de la temperatura. Dicha ADN polimerasa es una enzima usada en la SDA y RCA. Sin embargo, incluso si se usa dicha enzima, siempre se requiere otra enzima de reacción para suministrar el grupo 3'-OH como origen de la síntesis en los medios conocidos basados en cebadores, tales como la SDA.The authors of the present invention focus their attention to the fact that the use of a polymerase that catalyzes Synthesis of chain chain displacement type complementary, it is useful for the synthesis of nucleic acid that does not It depends on the complicated temperature control. That DNA Polymerase is an enzyme used in SDA and RCA. But nevertheless, even if such an enzyme is used, another enzyme of reaction to deliver the 3'-OH group as origin of the synthesis in known media based on primers, such as SDA.
En estas circunstancias, los autores de la presente invención examinaron el suministro del grupo 3'-OH desde un punto de vista completamente diferente del procedimiento conocido. Como resultado, los autores de la presente invención encontraron que usando un oligonucleótido que tenía una estructura especial, el grupo 3'-OH puede suministrarse sin ninguna reacción enzimática adicional, completando así la presente invención. Es decir, la presente invención se refiere a un procedimiento de síntesis de ácido nucleico, a un procedimiento de amplificación de ácido nucleico aplicando dicho procedimiento de síntesis de ácido nucleico y a un nuevo grupo de cebadores que permiten dichos procedimientos, como sigue:In these circumstances, the authors of the present invention examined the supply of the group 3'-OH from a point of view completely different from the known procedure. As a result, the authors of the present invention found that using an oligonucleotide that It had a special structure, the 3'-OH group can be supplied without any additional enzymatic reaction, completing thus the present invention. That is, the present invention is refers to a nucleic acid synthesis procedure, to a nucleic acid amplification method applying said nucleic acid synthesis procedure and to a new group of primers that allow such procedures, as follows:
1. Un conjunto de cebadores para la síntesis de un ácido nucleico que tiene cadenas complementarias alternativamente unidas en una cadena monocatenaria, que comprende los siguientes elementos:1. A set of primers for the synthesis of a nucleic acid that has complementary complementary chains united in a single chain chain, comprising the following elements:
i) un primer cebador oligonucleótido que comprende al menos dos regiones F2 y F1c, en el que F1c está unido al lado 5' de F2, y en el quei) a first oligonucleotide primer that it comprises at least two regions F2 and F1c, in which F1c is attached next to 5 'of F2, and in which
F2 es una región que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región arbitraria F2c en un ácido nucleico molde que tiene una secuencia de nucleótidos específica, yF2 is a region that has a sequence of complementary nucleotides of an arbitrary region F2c in an acid nucleic template that has a specific nucleotide sequence, Y
F1c es una región que tienen sustancialmente la misma secuencia de nucleótidos que una región F1c situada en el lado 5' de la región F2c en el ácido nucleico molde que tiene una secuencia de nucleótidos específica;F1c is a region that have substantially the same nucleotide sequence as an F1c region located on the side 5 'of the F2c region in the template nucleic acid that has a specific nucleotide sequence;
ii) un segundo cebador oligonucleótido que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región arbitraria R2c en una cadena complementaria sintetizada con el primer oligonucleótido como origen de la síntesis que tiene una secuencia de nucleótidos específica;ii) a second oligonucleotide primer having a nucleotide sequence complementary to an arbitrary region R2c in a complementary chain synthesized with the first oligonucleotide as the origin of the synthesis that has a sequence of specific nucleotides;
iii) un primer cebador exterior que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región F3c situada en el lado 3' de la región F2c en el ácido nucleico que sirve como molde;iii) a first outer primer having a complementary nucleotide sequence of an F3c region located in the 3 'side of the F2c region in the nucleic acid that serves as mold;
iv) un segundo cebador exterior que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región R3c situada en el lado 3' de la región R2c arbitraria en la cadena complementaria sintetizada con el primer oligonucleótido como el origen de la síntesis.iv) a second outer primer having a complementary nucleotide sequence of an R3c region located in the 3 'side of the arbitrary R2c region in the complementary chain synthesized with the first oligonucleotide as the origin of the synthesis.
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2. El conjunto de cebadores de acuerdo con la realización 1 anterior, en el que el segundo cebador oligonucleótido tiene una región R1c, en el que R1c está unido al lado 5' de R2, y en el que2. The set of primers according to the Embodiment 1 above, wherein the second oligonucleotide primer it has a region R1c, in which R1c is attached to the 5 'side of R2, and in which
R1c es una región que tiene sustancialmente la misma secuencia de nucleótidos que una región R1c situada en el lado 5' de la región R2c en el ácido nucleico molde que tiene una secuencia de nucleótidos específica.R1c is a region that has substantially the same nucleotide sequence as an R1c region located on the side 5 'of the R2c region in the template nucleic acid that has a specific nucleotide sequence.
3. Un kit para la síntesis de un ácido nucleico que tiene cadenas complementarias alternativamente unidas en una cadena monocatenaria, que comprende los siguientes elementos:3. A kit for the synthesis of a nucleic acid which has complementary chains alternately joined in a single chain, which includes the following elements:
i) un primer cebador oligonucleótido que comprende al menos dos regiones F2 y F1c, en el que F1c está unida al lado 5' de F2, y en el quei) a first oligonucleotide primer that it comprises at least two regions F2 and F1c, in which F1c is linked next to 5 'of F2, and in which
F2 es una región que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región arbitraria F2c en un ácido nucleico molde que tiene una secuencia de nucleótidos específica, yF2 is a region that has a sequence of complementary nucleotides of an arbitrary region F2c in an acid nucleic template that has a specific nucleotide sequence, Y
F1c es una región que tiene sustancialmente la misma secuencia de nucleótidos que una región F1c situada en el lado 5' de la región F2c en el ácido nucleico molde que tiene una secuencia de nucleótidos específica;F1c is a region that has substantially the same nucleotide sequence as an F1c region located on the side 5 'of the F2c region in the template nucleic acid that has a specific nucleotide sequence;
ii) un segundo cebador de oligonucleótidos que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región R2c arbitraria en una cadena complementaria sintetizada con el primer oligonucleótido como el origen de la síntesis que tiene una secuencia de nucleótidos específica;ii) a second oligonucleotide primer that has a nucleotide sequence complementary to an R2c region arbitrary in a complementary string synthesized with the first oligonucleotide as the origin of the synthesis that has a specific nucleotide sequence;
iii) un primer cebador exterior que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región F3c situada en el lado 3' de la región F2c en el ácido nucleico que sirve como molde;iii) a first outer primer having a complementary nucleotide sequence of an F3c region located in the 3 'side of the F2c region in the nucleic acid that serves as mold;
iv) un segundo cebador exterior que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región R3c situada en el lado 3' de la región R2c arbitraria en la cadena complementaria sintetizada con el primer oligonucleótido como el origen de la síntesis.iv) a second outer primer having a complementary nucleotide sequence of an R3c region located in the 3 'side of the arbitrary R2c region in the complementary chain synthesized with the first oligonucleotide as the origin of the synthesis.
v) una ADN polimerasa que cataliza la reacción de tipo desplazamiento de cadena de la cadena complementaria que se sintetiza; yv) a DNA polymerase that catalyzes the reaction of chain offset type of the complementary chain that synthesizes; Y
vi) un nucleótido que sirve como sustrato para el elemento v).vi) a nucleotide that serves as a substrate for element v).
4. Un procedimiento para sintetizar un ácido nucleico que tiene cadenas complementarias alternativamente unidas en una cadena monocatenaria, que comprende:4. A procedure to synthesize an acid nucleic that has alternately linked complementary chains in a single chain chain, which includes:
A) mezclar los siguientes componentes i) a vi) con el ácido nucleico de muestra como molde:A) mix the following components i) to vi) With the sample nucleic acid as a template:
i) un primer cebador oligonucleótido que comprende al menos dos regiones F2 y F1c, en el que F1c está unida al lado 5' de F2, y en el quei) a first oligonucleotide primer that it comprises at least two regions F2 and F1c, in which F1c is linked next to 5 'of F2, and in which
F2 es una región que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región arbitraria F2c en un ácido nucleico molde que tiene una secuencia de nucleótidos específica, yF2 is a region that has a sequence of complementary nucleotides of an arbitrary region F2c in an acid nucleic template that has a specific nucleotide sequence, Y
F1c es una región que tiene sustancialmente la misma secuencia de nucleótidos que una región F1c situada en el lado 5' de la región F2c en el ácido nucleico molde que tiene una secuencia de nucleótidos específica;F1c is a region that has substantially the same nucleotide sequence as an F1c region located on the side 5 'of the F2c region in the template nucleic acid that has a specific nucleotide sequence;
ii) un segundo cebador oligonucleótido que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región R2c arbitraria en una cadena complementaria sintetizada con el primer oligonucleótido como el origen de la síntesis, que tiene una secuencia de nucleótidos específica;ii) a second oligonucleotide primer having a nucleotide sequence complementary to an R2c region arbitrary in a complementary string synthesized with the first oligonucleotide as the origin of the synthesis, which has a specific nucleotide sequence;
iii) un primer cebador exterior que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región F3c situada en el lado 3' de la región F2c en el ácido nucleico que sirve como molde;iii) a first outer primer having a complementary nucleotide sequence of an F3c region located in the 3 'side of the F2c region in the nucleic acid that serves as mold;
iv) un segundo cebador exterior que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región R3c situada en el lado 3' de la región R2c arbitraria en la cadena complementaria sintetizada con el primer oligonucleótido como el origen de la síntesis.iv) a second outer primer having a complementary nucleotide sequence of an R3c region located in the 3 'side of the arbitrary R2c region in the complementary chain synthesized with the first oligonucleotide as the origin of the synthesis.
v) una ADN polimerasa que cataliza la reacción de tipo desplazamiento de cadena de la cadena complementaria que se sintetiza; yv) a DNA polymerase that catalyzes the reaction of chain offset type of the complementary chain that synthesizes; Y
vi) un nucleótido que sirve como un sustrato para el elemento v); yvi) a nucleotide that serves as a substrate for item v); Y
B) incubar la mezcla a una temperatura tal que la secuencia de nucleótidos que constituye el primer y segundo cebadores oligonucleótidos pueda formar apareamiento de bases estable con el molde.B) incubate the mixture at a temperature such that the nucleotide sequence that constitutes the first and second oligonucleotide primers can form base pairing stable with the mold.
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El ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria como el objeto de síntesis de la presente invención, significa un ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos mutuamente complementarias unidas una al lado de la otra en una cadena monocatenaria. Además, debe contener una secuencia de nucleótidos para formar un bucle entre las cadenas complementarias. En la presente invención, esta secuencia se llama la secuencia formadora de bucle. El ácido nucleico sintetizado por la presente invención está compuesto sustancialmente de cadenas mutuamente complementarias unidas por la secuencia formadora de bucle. En general, una cadena no separada en 2 o más moléculas tras la disociación del apareamiento de bases se llama una cadena monocatenaria independientemente de si implica parcialmente o no apareamiento de bases. La secuencia de nucleótidos complementaria puede formar apareamiento de bases en la misma cadena. Un producto de apareamiento de bases intramolecular, que se puede obtener permitiendo que el ácido nucleico tenga secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria de acuerdo con la presente invención, para que forme apareamiento de bases en la misma cadena, da una región que constituye una cadena aparentemente bicatenaria y un bucle que no implica apareamiento de bases.The nucleic acid that has sequences of complementary nucleotides linked alternately in a chain single chain as the object of synthesis of the present invention, means a nucleic acid that has nucleotide sequences mutually complementary joined side by side in a single chain chain. In addition, it must contain a sequence of nucleotides to form a loop between complementary chains. In the present invention, this sequence is called the sequence loop former The nucleic acid synthesized herein invention is composed substantially of chains mutually complementary joined by the loop forming sequence. In In general, a chain not separated into 2 or more molecules after dissociation of base pairing is called a chain single chain regardless of whether partially or not base pairing. The complementary nucleotide sequence it can form base pairing in the same chain. A product of intramolecular base mating, which can be obtained allowing the nucleic acid to have nucleotide sequences complementary joined alternately in a single chain in accordance with the present invention, to form pairing of bases in the same chain, gives a region that constitutes a chain seemingly double-stranded and a loop that does not involve pairing of bases.
Es decir, el ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria de acuerdo con la presente invención, contiene secuencias de nucleótidos complementarias capaces de hibridar en la misma cadena, y su producto hibridado se puede definir como un ácido nucleico monocatenario que constituye un bucle que no implica apareamiento de bases en una porción bisagra doblada. Un nucleótido que tenga una secuencia de nucleótidos complementaria en el mismo puede hibridar con el bucle que no implica apareamiento de bases. La secuencia formadora de bucle puede ser una secuencia de nucleótidos arbitraria. La secuencia formadora de bucle es capaz de apareamiento de bases de modo que inicia la síntesis de una cadena complementaria para el desplazamiento, y preferiblemente está provista de una secuencia distinguible de una secuencia de nucleótidos situada en la otra región, con el fin de lograr la hibridación específica. Por ejemplo, en una realización preferida, la secuencia formadora de bucle contiene sustancialmente la misma secuencia de nucleótidos que una región F2c (o R2c) situada en el lado 3' de una región (es decir, F1c o R1c) derivada del ácido nucleico como molde y hibridada en la misma cadena.That is, the nucleic acid that has sequences of complementary nucleotides joined alternately in a single chain chain according to the present invention, contains complementary nucleotide sequences capable of hybridizing in the same chain, and its hybridized product can be defined as an acid single stranded nucleic constituting a loop that does not imply base mating on a bent hinge portion. A nucleotide that has a complementary nucleotide sequence in it It can hybridize with the loop that does not involve base pairing. The loop forming sequence may be a sequence of arbitrary nucleotides The loop forming sequence is capable of base pairing so that the synthesis of a chain begins complementary to displacement, and preferably is provided with a distinguishable sequence from a sequence of nucleotides located in the other region, in order to achieve the specific hybridization. For example, in a preferred embodiment, the loop forming sequence contains substantially the same nucleotide sequence that an F2c (or R2c) region located in the 3 'side of a region (i.e. F1c or R1c) derived from acid nucleic as a template and hybridized in the same chain.
En la presente invención, sustancialmente la misma secuencia de nucleótidos, se define como sigue. Es decir, cuando una cadena complementaria sintetizada con una determinada secuencia como molde hibrida con una secuencia de nucleótidos diana para dar el origen de la cadena complementaria que se sintetiza, esta secuencia determinada es sustancialmente la misma que la secuencia de nucleótidos diana. Por ejemplo, sustancialmente la misma secuencia que F2 incluye no solo absolutamente la misma secuencia de nucleótidos que F2 si no también una secuencia de nucleótidos capaz de funcionar como molde dando una secuencia de nucleótidos capaz de hibridar con F2 y actuar como el origen de la cadena complementaria que se sintetiza.In the present invention, substantially the same nucleotide sequence, is defined as follows. That is to say, when a complementary string synthesized with a certain sequence as a hybrid template with a target nucleotide sequence to give the origin of the complementary chain that is synthesized, this particular sequence is substantially the same as the target nucleotide sequence. For example, substantially the same sequence that F2 includes not only absolutely the same nucleotide sequence that F2 if not also a sequence of nucleotides capable of functioning as a template giving a sequence of nucleotides capable of hybridizing with F2 and acting as the origin of the complementary string that is synthesized.
El término "hibridar" en la presente invención significa la formación de una estructura bicatenaria de ácido nucleico por el apareamiento de bases basado en la ley de Watson-Crick. Por consiguiente, incluso aunque una cadena de ácido nucleico que forma apareamiento de bases sea una cadena monocatenaria, la hibridación ocurre si las secuencias de nucleótidos complementarias intramoleculares están apareadas por bases. En la presente invención, hibridar e hibridación tienen el mismo significado en cuanto que el ácido nucleico forma una estructura bicatenaria por el apareamiento de bases.The term "hybridize" herein invention means the formation of a double stranded structure of nucleic acid by base pairing based on the law of Watson-Crick Therefore, even if a nucleic acid chain that forms base pairing be a single chain, hybridization occurs if the sequences of complementary intramolecular nucleotides are paired by bases. In the present invention, hybridization and hybridization have the same meaning as the nucleic acid forms a double-stranded structure by base pairing.
El número de pares de secuencias de nucleótidos complementarias que constituyen el ácido nucleico de acuerdo con la presente invención es al menos 1. De acuerdo con un modo deseado de la presente invención, puede ser 2 o más. En este caso teóricamente no hay límite superior del número de pares de secuencias de nucleótidos complementarias que constituyen el ácido nucleico. Cuando el ácido nucleico como producto sintético de la presente invención está constituido por una pluralidad de grupos de secuencias de nucleótidos complementarias, este ácido nucleico está compuesto de secuencias de nucleótidos idénticas repetidas.The number of nucleotide sequence pairs complementary constituting the nucleic acid according to the present invention is at least 1. According to a desired mode of The present invention may be 2 or more. In this case theoretically there is no upper limit to the number of sequence pairs of complementary nucleotides that constitute the nucleic acid. When the nucleic acid as a synthetic product of the present invention is constituted by a plurality of groups of complementary nucleotide sequences, this nucleic acid is composed of repeated identical nucleotide sequences.
El ácido nucleico que tiene las secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria sintetizada por la presente invención, puede no tener la misma estructura que el ácido nucleico natural. Se sabe que si se usa un derivado de nucleótido como sustrato cuando se sintetiza el ácido nucleico por acción de una ADN polimerasa, se puede sintetizar un derivado de ácido nucleico. El derivado de nucleótido usado incluye nucleótidos marcados con un radioisótopo o derivados de nucleótidos marcados con un ligando de unión tales como biotina o digoxina. Estos derivados de nucleótidos se pueden usar para marcar derivados de ácido nucleico como producto. Alternativamente, si se usan nucleótidos fluorescentes como sustrato, el ácido nucleico como producto, puede ser un derivado fluorescente. Además, este producto puede ser ADN o ARN. Cuál se forma está determinado por una combinación de la estructura de un cebador, el tipo de sustrato para la polimerización y los reactivos de polimerización para llevar a cabo la polimerización del ácido nucleico.The nucleic acid that has the sequences of complementary nucleotides linked alternately in a chain single chain synthesized by the present invention, may not have the same structure as natural nucleic acid. It is known that yes a nucleotide derivative is used as a substrate when synthesized the nucleic acid by action of a DNA polymerase, you can synthesize a nucleic acid derivative. Nucleotide derivative used includes nucleotides labeled with a radioisotope or derivatives of nucleotides labeled with a binding ligand such as biotin or digoxin. These nucleotide derivatives can be used to mark derivatives of nucleic acid as a product. Alternatively, if fluorescent nucleotides are used as a substrate, the acid Nucleic as a product, it can be a fluorescent derivative. Further, This product can be DNA or RNA. Which form is determined by a combination of the structure of a primer, the type of polymerization substrate and polymerization reagents to carry out the polymerization of the nucleic acid.
La síntesis del ácido nucleico que tiene la estructura descrita antes, se puede iniciar usando una ADN polimerasa que tiene la actividad de desplazamiento de cadena y el ácido nucleico que está provisto en su extremo 3' de una región F1 capaz de hibridar con una parte de F1c en la misma cadena y que tras la hibridación de la región F1 con F1c, es capaz de formar un bucle que contiene una región F2c capaz de apareamiento de bases. Hay muchas publicaciones sobre la reacción de síntesis de la cadena complementaria en la que se forma un bucle en horquilla y se usa la propia secuencia de muestra como molde, mientras que en la presente invención, la parte del bucle en horquilla está provista de una región que es capaz de apareamiento de bases, y hay una nueva característica en el uso de esta región en la síntesis de la cadena complementaria. Mediante el uso de esta región como el origen de la síntesis, se desplaza una cadena complementaria previamente sintetizada con la propia secuencia de muestra como molde. Después, una región R1c (región arbitraria) situada en el extremo 3' de la cadena de desplazamiento está en un estado listo para el apareamiento de bases. Una región que tiene una secuencia complementaria de esta R1c hibrida con la misma, dando como resultado la formación del ácido nucleico (2 moléculas) que tiene una secuencia de nucleótidos que se extiende desde F1 a R1c y su cadena complementaria unida alternativamente por la secuencia formadora de bucle. Dicha región arbitraria tal como la región R1c anterior, se puede seleccionar arbitrariamente con la condición de que pueda hibridar con un polinucleótido que tenga una secuencia de nucleótidos complementaria de esta región, y que una cadena complementaria sintetizada con el polinucleótido como el origen de la síntesis tenga necesariamente funciones para la presente invención.The synthesis of the nucleic acid that has the structure described above, can be started using a DNA polymerase that has chain shifting activity and the nucleic acid that is provided at its 3 'end with an F1 region able to hybridize with a part of F1c in the same chain and that after the hybridization of the F1 region with F1c, is capable of forming a loop which contains an F2c region capable of base pairing. There is many publications on the chain synthesis reaction complementary in which a hairpin loop is formed and the own sample sequence as a mold, while in the present invention, the part of the hairpin loop is provided with a region that is capable of base mating, and there is a new characteristic in the use of this region in the synthesis of the chain complementary. By using this region as the origin of the synthesis, a complementary chain is previously moved synthesized with the sample sequence itself as a template. After, a region R1c (arbitrary region) located at the 3 'end of the scroll chain is in a state ready for the base pairing. A region that has a sequence complementary to this R1c hybridized with it, giving as result the formation of the nucleic acid (2 molecules) that has a nucleotide sequence that extends from F1 to R1c and its complementary chain alternately linked by the sequence loop former Said arbitrary region such as the R1c region above, can be selected arbitrarily with the condition of that can hybridize with a polynucleotide that has a sequence of complementary nucleotides of this region, and that a chain complementary synthesized with the polynucleotide as the origin of the synthesis necessarily has functions for the present invention.
En la presente invención, se usa la expresión "ácido nucleico". El ácido nucleico en la presente invención en general incluye tanto ADN como ARN. Sin embargo, el ácido nucleico cuyo nucleótido se sustituye por un derivado artificial o el ácido nucleico modificado del ADN o ARN natural, también está incluido en el ácido nucleico de la presente invención, siempre que funcione como un molde para la síntesis de la cadena complementaria. El ácido nucleico de la presente invención en general está contenido en una muestra biológica. La muestra biológica incluye tejidos animales, vegetales o microbianos, células, cultivos y excreciones, o extractos de los mismos. La muestra biológica de la presente invención incluye ADN o ARN genómico parasitario intracelular, tal como virus o micoplasma. El ácido nucleico de la presente invención se puede obtener de ácido nucleico contenido en dicha muestra biológica. Por ejemplo, el ADNc sintetizado a partir del ARNm, o el ácido nucleico amplificado basándose en el ácido nucleico obtenido de la muestra biológica, es un ejemplo típico del ácido nucleico de la presente invención.In the present invention, the expression is used "nucleic acid". The nucleic acid in the present invention It generally includes both DNA and RNA. However, the acid nucleic whose nucleotide is replaced by an artificial derivative or the modified nucleic acid of natural DNA or RNA is also included in the nucleic acid of the present invention, provided that function as a template for the synthesis of the complementary chain. The nucleic acid of the present invention in general is contained in a biological sample. The biological sample includes animal, plant or microbial tissues, cells, cultures and excretions, or extracts thereof. The biological sample of the present invention includes parasitic genomic DNA or RNA intracellular, such as virus or mycoplasma. The nucleic acid of the The present invention can be obtained from nucleic acid contained in said biological sample. For example, cDNA synthesized from of the mRNA, or the nucleic acid amplified based on the acid nucleic obtained from the biological sample, is a typical example of nucleic acid of the present invention.
El ácido nucleico característico de la presente invención que está provisto en su extremo 3' de una región F1 capaz de hibridar con una parte F1c en la misma cadena y el cual tras hibridación de la región F1 con F1c es capaz de formar un bucle que contiene una región F2c capaz de apareamiento de bases, se puede obtener por diferentes procedimientos. En la realización más preferida, se puede usar la reacción de síntesis de la cadena complementaria usando un oligonucleótido que tiene la siguiente estructura, para dar la estructura.The characteristic nucleic acid of the present invention which is provided at its 3 'end with a region F1 capable to hybridize with an F1c part in the same chain and which after hybridization of the F1 region with F1c is capable of forming a loop that contains an F2c region capable of base pairing, it can be Get by different procedures. In the realization more preferred, the chain synthesis reaction can be used complementary using an oligonucleotide having the following structure, to give the structure.
Es decir, el oligonucleótido útil en la presente invención, consiste en al menos dos siguientes regiones X2 y X1c, en el que X1c está unido al lado 5' de X2.That is, the oligonucleotide useful herein invention, consists of at least two following regions X2 and X1c, in which X1c is attached to the 5 'side of X2.
X2: una región que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de una región X2c en el ácido nucleico que tiene una secuencia de nucleótidos específica.X2: a region that has a sequence of complementary nucleotides of an X2c region in the nucleic acid which has a specific nucleotide sequence.
X1c: una región que tiene sustancialmente la misma secuencia de nucleótidos que una región X1c situada en el lado 5' de la región X2c en el ácido nucleico que tiene una secuencia de nucleótidos específica.X1c: a region that has substantially the same nucleotide sequence as an X1c region located on the side 5 'of the X2c region in the nucleic acid having a sequence of specific nucleotides
Aquí, el ácido nucleico que tiene una secuencia de nucleótidos específica por la cual se determina la estructura del oligonucleótido de la invención, se refiere al ácido nucleico que sirve como un molde, cuando el oligonucleótido de la presente invención se usa como un cebador. En el caso de que la detección del ácido nucleico se base en el procedimiento de síntesis de la presente invención, el ácido nucleico que tiene una secuencia de nucleótidos específica es una diana de detección o un ácido nucleico obtenido de la diana de detección. El ácido nucleico que tiene una secuencia de nucleótidos específica se refiere al ácido nucleico en el que al menos una parte de la secuencia de nucleótidos se desvela o es predecible. La parte de la secuencia de nucleótidos desvelada es la región X2c y la región X1c situada en su lado 5'. Se puede suponer que estas 2 regiones son contiguas o están situadas separadas una de otra. Mediante la relación de posiciones relativas de las dos, se determina el estado de un bucle formado tras la auto-hibridación del ácido nucleico como producto. La distancia entre las dos preferiblemente no es muy separada una de otra, con el fin de que el ácido nucleico como producto se someta a la auto-hibridación preferiblemente frente a la hibridación intermolecular. Por consiguiente, la relación de posiciones de las dos preferiblemente es que están contiguas a una distancia normalmente de 0 a 100 bases. Sin embargo, en la formación de un bucle por auto-hibridación descrito a continuación, puede darse el caso, que sería desventajoso para la formación de un bucle en un estado deseado, de que las dos estén demasiado cerca entre sí. En el bucle, es necesaria una estructura para la hibridación de un oligonucleótido nuevo y para iniciar fácilmente la reacción de desplazamiento de cadena de la síntesis de una cadena complementaria con dicho oligonucleótido como origen de la síntesis. Más preferiblemente, la distancia entre la región X2c y la región X1c situada en el lado 5' de X2c se diseña para que sea entre 0 y 100 bases, más deseablemente de 10 a 70 bases. Este valor numérico muestra una longitud que excluye a X1c y X2. El número de bases que constituyen la parte de un bucle es la de su longitud más una región correspondiente a X2.Here, the nucleic acid that has a sequence of specific nucleotides by which the structure is determined of the oligonucleotide of the invention, refers to the nucleic acid which serves as a template, when the oligonucleotide of the present invention is used as a primer. In the event that the detection of nucleic acid is based on the synthesis procedure of the present invention, the nucleic acid having a sequence of specific nucleotides is a detection target or an acid nucleic obtained from the detection target. The nucleic acid that has a specific nucleotide sequence refers to acid nucleic in which at least a part of the sequence of Nucleotides are revealed or predictable. The sequence part of disclosed nucleotides is the X2c region and the X1c region located in its side 5 '. It can be assumed that these 2 regions are contiguous or They are located apart from each other. Through the relationship of relative positions of the two, the state of a loop is determined formed after nucleic acid self-hybridization as a product The distance between the two is preferably not very separated from each other, so that the nucleic acid as product undergo self-hybridization preferably against intermolecular hybridization. By consequently, the ratio of positions of the two preferably is that they are contiguous at a distance normally from 0 to 100 bases. However, in the formation of a loop by self-hybridization described below can be the case, it would be disadvantageous for the formation of a loop in a desired state, that the two are too close between yes. In the loop, a structure is necessary for hybridization of a new oligonucleotide and to easily initiate the reaction of chain shift of the synthesis of a complementary chain with said oligonucleotide as the origin of the synthesis. Plus preferably, the distance between region X2c and region X1c located on the 5 'side of X2c is designed to be between 0 and 100 bases, more desirably from 10 to 70 bases. This numerical value shows a length that excludes X1c and X2. The number of bases that they constitute the part of a loop is that of its length plus a region corresponding to X2.
Los términos tanto "mismo" como "complementario" usados para la caracterización de la secuencia de nucleótidos que constituye el oligonucleótido basado en la presente invención, no significa que sean totalmente los mismos o absolutamente complementarios. Es decir, la misma secuencia como una determinada secuencia incluye secuencias complementarias de secuencias de nucleótidos capaces de hibridar con una determinada secuencia. Por otra parte, la secuencia complementaria significa una secuencia capaz de hibridar en condiciones restrictivas para dar un extremo 3' que sirve como el origen de la síntesis de la cadena complementaria.The terms both "same" and "complementary" used for sequence characterization nucleotide constituting the oligonucleotide based on the present invention does not mean that they are totally the same or absolutely complementary. That is, the same sequence as a certain sequence includes complementary sequences of nucleotide sequences capable of hybridizing with a given sequence. On the other hand, the complementary sequence means a sequence capable of hybridizing under restrictive conditions to give a 3 'end that serves as the origin of the chain synthesis complementary.
Normalmente, las regiones X2 y X1c que constituyen el oligonucleótido de la presente invención para el ácido nucleico que tiene una secuencia de nucleótidos específica, están situadas de forma contigua sin estar superpuestas. Si hay una parte común en ambas secuencias de nucleótidos, las dos pueden estar parcialmente superpuestas. Debido a que X2 debe funcionar como un cebador, debe haber siempre un extremo 3'. Por otra parte, X1c debe dar la función de un cebador como se describe a continuación, al extremo 3' de una cadena complementaria sintetizada con el ácido nucleico como molde, y por lo tanto debe estar dispuesta en el extremo 5'. La cadena complementaria obtenida con este oligonucleótido como origen de la síntesis, sirve como molde para la síntesis de la cadena complementaria en la dirección inversa en la siguiente etapa, y finalmente la parte del oligonucleótido de la presente invención se copia como molde en una cadena complementaria. El extremo 3' generado por copia tiene la secuencia de nucleótidos X1, que hibrida con X1c en la misma cadena para formar un bucle.Normally, regions X2 and X1c that constitute the oligonucleotide of the present invention for the nucleic acid having a specific nucleotide sequence, They are located contiguously without overlapping. If there is one common part in both nucleotide sequences, the two may be partially overlapping Because X2 must work as a primer, there should always be a 3 'end. Moreover, X1c must give the function of a primer as described below, by 3 'end of a complementary chain synthesized with acid nucleic as a template, and therefore must be arranged in the 5 'end. The complementary chain obtained with this oligonucleotide as the origin of the synthesis, serves as a template for the synthesis of the complementary chain in the reverse direction in the next stage, and finally the oligonucleotide part of the The present invention is copied as a mold in a complementary chain. The 3 'end generated by copy has the nucleotide sequence X1, which hybridizes with X1c in the same chain to form a loop.
En la presente invención, el oligonucleótido significa el que satisface los 2 requisitos, es decir, debe poder formar el apareamiento de bases complementarias y dar un grupo -OH que sirva como origen de la síntesis de la cadena complementaria en el extremo 3'. Por consiguiente, su cadena principal no está limitada necesariamente a aquella por uniones fosfodiéster. Por ejemplo, puede estar compuesta de un derivado de fosfotioato que tiene S en lugar de O como cadena principal o un ácido nucleico peptídico basado en enlaces peptídicos. Las bases pueden ser aquellas capaces de apareamiento de bases complementarias. En la naturaleza, hay 5 bases, es decir A, C, T, G y U, pero la base puede ser un análogo tal como bromodesoxiuridina. El oligonucleótido usado en la presente invención funciona preferiblemente no solo como el origen de la síntesis si no también como un molde para la síntesis de la cadena complementaria. El término polinucleótido en la presente invención incluye oligonucleótidos. El término "polinucleótido" se usa en el caso en el que la longitud de cadena no está limitada, mientras que el término "oligonucleótido" se usa para referirse a un polímero de nucleótidos que tiene una longitud de cadena relativamente corta.In the present invention, the oligonucleotide means the one that satisfies the 2 requirements, that is, must be able form the pairing of complementary bases and give a group -OH that serves as the origin of the synthesis of the complementary chain in the 3 'end. Therefore, its main chain is not necessarily limited to that by phosphodiester bonds. By example, it may be composed of a phosphothioate derivative that has S instead of O as the main chain or a nucleic acid peptide based on peptide bonds. The bases can be those capable of mating complementary bases. In the nature, there are 5 bases, that is A, C, T, G and U, but the base It can be an analog such as bromodeoxyuridine. Oligonucleotide used in the present invention preferably works not only as the origin of the synthesis if not also as a mold for the synthesis of the complementary chain. The term polynucleotide in The present invention includes oligonucleotides. The term "polynucleotide" is used in the case where the length of string is not limited while the term "oligonucleotide" is used to refer to a polymer of nucleotides that have a relatively long chain length short.
El oligonucleótido de acuerdo con la presente invención tiene una longitud de cadena tal que es capaz de dar apareamiento de bases con una cadena complementaria y mantener la especificidad necesaria en el entorno dado en las diferentes reacciones de síntesis de ácidos nucleicos descritas a continuación. Específicamente, está compuesto de 5 a 200 pares de bases, más preferiblemente de 10 a 50 pares de bases. La longitud de la cadena de un cebador que reconoce la polimerasa conocida que cataliza la reacción sintética del ácido nucleico dependiente de la secuencia tiene al menos aproximadamente 5 bases, de modo que la longitud de la cadena de la parte que hibrida debe ser más larga que esto. Además, estadísticamente se desea una longitud de 10 bases o más con el fin de esperar especificidad como secuencia de nucleótidos. Por otra parte, la preparación de una secuencia de nucleótidos demasiado larga por síntesis química es difícil, y por lo tanto la longitud de la cadena descrita antes se ha ilustrado como un intervalo deseado. La longitud de la cadena ilustrada aquí se refiere a la longitud de la cadena de una parte que hibrida con una cadena complementaria. Como se describe a continuación, el oligonucleótido de acuerdo con la presente invención puede hibridar finalmente con al menos 2 regiones individualmente. Por consiguiente, debe entenderse que la longitud de la cadena ilustrada aquí es la longitud de la cadena de cada región que constituye el oligonucleótido.The oligonucleotide according to the present invention has a chain length such that it is capable of giving base pairing with a complementary chain and maintain the specificity needed in the given environment in the different nucleic acid synthesis reactions described below. Specifically, it is composed of 5 to 200 base pairs, plus preferably 10 to 50 base pairs. Chain length of a primer that recognizes the known polymerase that catalyzes the synthetic sequence-dependent nucleic acid reaction it has at least about 5 bases, so that the length of the chain of the part that hybridizes must be longer than this. In addition, statistically a length of 10 bases or more is desired with in order to expect specificity as a nucleotide sequence. By another part, the preparation of a nucleotide sequence too long by chemical synthesis is difficult, and therefore the chain length described above has been illustrated as a desired interval The length of the chain illustrated here is refers to the length of the chain of a part that hybridizes with a complementary chain As described below, the oligonucleotide according to the present invention can hybridize finally with at least 2 regions individually. By consequently, it should be understood that the length of the chain illustrated here is the chain length of each region that constitutes the oligonucleotide
Además, el oligonucleótido de acuerdo con la presente invención se puede marcar con una sustancia marcadora conocida. La sustancia marcadora incluye ligandos de unión tales como digoxina y biotina, enzimas, sustancias fluorescentes y sustancias luminiscentes, y radioisótopos. Las técnicas de sustitución de una base que compone un oligonucleótido por un análogo fluorescente también se conocen (documento WO95/05391, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 6644-6640, 1994).In addition, the oligonucleotide according to the present invention can be labeled with a known marker substance. The marker substance includes binding ligands such as digoxin and biotin, enzymes, fluorescent substances and luminescent substances, and radioisotopes. The substitution techniques of a base comprising an oligonucleotide with a fluorescent analog are also known (WO95 / 05391, Proc. Natl. Acad. Sci . USA, 91, 6644-6640, 1994).
Otros oligonucleótidos de acuerdo con la presente invención, también pueden estar unidos a una fase sólida. Alternativamente, una parte arbitraria del oligonucleótido se puede marcar con un ligando de unión tal como biotina, y se puede inmovilizar indirectamente mediante una pareja de unión tal como avidina inmovilizada. Cuando el oligonucleótido inmovilizado se usa como el origen de la síntesis, el ácido nucleico, como producto de reacción sintético, es capturado por la fase sólida, facilitando así su separación. El producto separado se puede detectar mediante un indicador específico de ácido nucleico o por hibridación con una sonda de marcaje. Los fragmentos de ácido nucleico diana también se pueden recuperar haciendo digerir el producto con enzimas de restricción arbitrarias.Other oligonucleotides according to the present invention, they can also be linked to a solid phase. Alternatively, an arbitrary part of the oligonucleotide can be label with a binding ligand such as biotin, and it can be immobilize indirectly by means of a union couple such as immobilized avidin. When the immobilized oligonucleotide is used as the origin of the synthesis, the nucleic acid, as a product of synthetic reaction, is captured by the solid phase, thus facilitating their separation The separated product can be detected by a specific indicator of nucleic acid or by hybridization with a marking probe The target nucleic acid fragments are also can recover by digesting the product with enzymes of arbitrary restriction.
El término "molde" usado en la presente invención significa ácido nucleico que sirve como molde para sintetizar una cadena complementaria. Una cadena complementaria que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de la del molde tiene el significado como el de una cadena que corresponde al molde, pero la relación entre las dos es simplemente relativa. Es decir, una cadena sintetizada como la cadena complementaria puede funcionar otra vez como molde. Es decir, la cadena complementaria puede convertirse en un molde.The term "mold" used herein invention means nucleic acid that serves as a template for synthesize a complementary chain. A complementary chain that it has a nucleotide sequence complementary to that of the template it has the meaning like that of a chain that corresponds to the mold, but the relationship between the two is simply relative. That is to say, a synthesized string like the complementary string can work Again as a mold. That is, the complementary chain can Become a mold.
El oligonucleótido útil en la presente invención no está limitado a las 2 regiones descritas antes y puede contener una región adicional. Aunque X2 y X1c están dispuestas en los extremos 3' y 5' respectivamente, se puede interponer entre ellas una secuencia arbitraria. Por ejemplo, puede haber un sitio de reconocimiento de enzima de restricción, un promotor reconocido por la ARN polimerasa, o ADN que codifica ribozimas. Usándolo como una secuencia de reconocimiento de enzima de restricción, el ácido nucleico que tiene una secuencia complementaria alternativamente unida en una cadena monocatenaria, como producto sintético de la presente invención, puede escindirse en ácidos nucleicos bicatenarios de la misma longitud. Mediante la disposición de una secuencia promotora reconocida por la ARN polimerasa, el producto sintético de la presente invención sirve como molde para permitir la posterior transcripción en ARN. Disponiendo además ADN que codifica ribozima, se logra un sistema en el que el producto de transcripción se autoescinde. Estas secuencias de nucleótidos adicionales son las que funcionan después de formadas en una cadena bicatenaria. Por consiguiente, cuando el ácido nucleico monocatenario de acuerdo con la presente invención ha formado un bucle, estas secuencias no funcionan. No funcionan hasta que el ácido nucleico se ha alargado e hibridado en ausencia de un bucle, con una cadena que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria.The oligonucleotide useful in the present invention It is not limited to the 2 regions described above and may contain An additional region. Although X2 and X1c are arranged in the 3 'and 5' ends respectively, can be interposed between them an arbitrary sequence. For example, there may be a site of restriction enzyme recognition, a promoter recognized by RNA polymerase, or DNA encoding ribozymes. Using it as a restriction enzyme recognition sequence, acid nucleic that has an alternately complementary sequence united in a single chain chain, as a synthetic product of the present invention, can be cleaved into nucleic acids double-stranders of the same length. By arranging a promoter sequence recognized by RNA polymerase, the product synthetic of the present invention serves as a mold to allow subsequent transcription in RNA. Also providing DNA that encodes ribozyme, a system is achieved in which the product of transcription is self-cleaved. These nucleotide sequences additional are those that work after formed in a chain double-stranded Therefore, when the nucleic acid single chain in accordance with the present invention has formed a loop, these sequences do not work. They don't work until the nucleic acid has elongated and hybridized in the absence of a loop, with a chain that has a nucleotide sequence complementary.
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Cuando se combina un promotor con el oligonucleótido basado en la presente invención en una dirección que permita la transcripción de la región sintetizada, el producto de reacción basado en la presente invención en el que se repite la misma secuencia de nucleótidos, logra un sistema de transcripción muy eficaz. Mediante la combinación de este sistema con un sistema de expresión adecuado, también es factible la traducción en una proteína. Es decir, el sistema se puede usar para la transcripción y traducción en proteína en bacterias o células animales o in vitro.When a promoter is combined with the oligonucleotide based on the present invention in a direction that allows transcription of the synthesized region, the reaction product based on the present invention in which the same nucleotide sequence is repeated, achieves a transcription system very effective. By combining this system with an appropriate expression system, translation into a protein is also feasible. That is, the system can be used for protein transcription and translation in bacteria or animal cells or in vitro .
El oligonucleótido de la presente invención que tiene la estructura descrita antes, se puede sintetizar químicamente. Alternativamente, el ácido nucleico se puede escindir, p. ej. con enzimas de restricción, y modificar para que esté compuesto de, o ligado en, la secuencia de nucleótidos descrita antes.The oligonucleotide of the present invention that It has the structure described above, it can be synthesized chemically Alternatively, the nucleic acid can be split off, p. ex. with restriction enzymes, and modify so that is composed of, or linked in, the nucleotide sequence described before.
El principio básico de la reacción para llevar a cabo la síntesis usando el oligonucleótido útil descrito antes combinado con la ADN polimerasa que tiene la actividad de desplazamiento de cadena, en la reacción de síntesis del ácido nucleico de acuerdo con la presente invención, se describe con referencia a las figuras 5 a 6. El oligonucleótido descrito antes (primer oligonucleótido, FA en la fig. 5) hibrida en X2 (correspondiente a F2) con el ácido nucleico como molde, para proporcionar el origen de la síntesis de la cadena complementaria. En la fig. 5, una cadena complementaria sintetizada a partir de FA como el origen de la síntesis se desplaza por síntesis de la cadena complementaria (descrita a continuación) a partir de un cebador exterior (primer cebador exterior, F3), para formar una cadena monocatenaria (fig. 5-A). Cuando después se lleva a cabo la síntesis de la cadena complementaria de la cadena complementaria resultante, el extremo 3' del ácido nucleico sintetizado como cadena complementaria en la fig. 5-A tiene una secuencia de nucleótidos complementaria del primer oligonucleótido de la presente invención. Es decir, debido a que el extremo 5' del primer oligonucleótido de la presente invención tiene la misma secuencia que una región X1c (correspondiente a F1c), el extremo 3' del ácido nucleico así sintetizado tiene una secuencia complementaria X1 (F1). La fig. 5 muestra que la cadena complementaria sintetizada a partir del segundo oligonucleótido, R1, como origen de la síntesis se desplaza por la síntesis de la cadena complementaria por el segundo cebador exterior R3 como el origen de la síntesis. Una vez que la parte del extremo 3' está lista para el apareamiento de bases mediante este desplazamiento, X1 (F1) en el extremo 3' hibrida con X1c (F1c) en la misma cadena, y se desarrolla la reacción de alargamiento consigo mismo como molde (Fig. 5-B). Después, X2c (F2c) situada en su extremo 3' se deja como un bucle que no implica apareamiento de bases. X2 (F2) en el primer oligonucleótido de acuerdo con la presente invención, hibrida con este bucle, y se sintetiza una cadena complementaria con dicho primer oligonucleótido como el origen de la síntesis (Fig. 5-B). Un producto de la reacción de síntesis de la cadena complementaria con el producto previamente sintetizado como molde, es desplazado por la reacción de desplazamiento de cadena, de modo que queda listo para el apareamiento de bases.The basic principle of the reaction to lead to perform the synthesis using the useful oligonucleotide described above combined with the DNA polymerase that has the activity of chain shift, in the acid synthesis reaction nucleic according to the present invention, is described with reference to figures 5 to 6. The oligonucleotide described above (first oligonucleotide, FA in Fig. 5) hybridizes to X2 (corresponding to F2) with the nucleic acid as a template, for provide the origin of the synthesis of the complementary chain. In fig. 5, a complementary chain synthesized from FA as the origin of the synthesis is displaced by chain synthesis complementary (described below) from a primer outer (first outer primer, F3), to form a chain single chain (fig. 5-A). When later it takes out the synthesis of the complementary chain of the chain resulting complementary, the 3 'end of the nucleic acid synthesized as a complementary chain in fig. 5-A has a nucleotide sequence complementary to the first oligonucleotide of the present invention. That is, because the 5 'end of the first oligonucleotide of The present invention has the same sequence as an X1c region (corresponding to F1c), the 3 'end of the nucleic acid as well synthesized has a complementary sequence X1 (F1). Fig. 5 shows that the complementary chain synthesized from second oligonucleotide, R1, as the origin of the synthesis shifts by the synthesis of the complementary chain by the second primer R3 exterior as the origin of the synthesis. Once the part of 3 'end is ready for base pairing by this displacement, X1 (F1) at the 3 'end hybridizes with X1c (F1c) in the same chain, and the elongation reaction develops with himself as a mold (Fig. 5-B). After, X2c (F2c) located at its 3 'end is left as a loop that does not imply base pairing. X2 (F2) in the first oligonucleotide of according to the present invention, hybridizes with this loop, and is synthesizes a complementary chain with said first oligonucleotide as the origin of the synthesis (Fig. 5-B). A product of the complementary chain synthesis reaction with the product previously synthesized as a mold, is displaced by the chain shift reaction, so that it is ready for base pairing.
Mediante la constitución básica usando un tipo de oligonucleótido de acuerdo con la presente descripción y un cebador inverso arbitrario capaz de llevar a cabo la síntesis de ácido nucleico cuando se usa como molde una cadena complementaria sintetizada con dicho oligonucleótido como cebador, se puede obtener una pluralidad de productos sintéticos de ácidos nucleicos como se muestra en la fig. 6. Como puede verse en la fig. 6, (D) es el producto de ácido nucleico deseado de la invención que tiene la secuencia de nucleótidos complementaria alternativamente unida en una cadena monocatenaria. Una vez convertida en una cadena monocatenaria por un tratamiento tal como desnaturalización térmica, el otro producto (E) sirve otra vez como molde para formar (D). Si el producto (D) como ácido nucleico en forma de una cadena bicatenaria se convierte en una cadena monocatenaria por desnaturalización térmica, se produce la hibridación dentro de la misma cadena con una alta probabilidad sin formar la cadena bicatenaria original. Esto se debe a que una cadena complementaria que tiene la misma temperatura de fusión (Tf) experimenta reacción intramolecular de forma preferente frente a la reacción intermolecular. Cada cadena monocatenaria obtenida del producto (D) hibridado en la misma cadena hibrida en la misma cadena y vuelve al estado de (B), y cada cadena además da una molécula de (D) y (E) respectivamente. Repitiendo estas etapas, se puede sintetizar sucesivamente el ácido nucleico que tiene las secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria. El molde y el producto formado en el ciclo 1 aumentan exponencialmente, haciendo así la reacción muy eficaz.By the basic constitution using a type of oligonucleotide according to the present description and a arbitrary reverse primer capable of carrying out the synthesis of nucleic acid when a complementary chain is used as a template synthesized with said oligonucleotide as a primer, it can be obtained a plurality of synthetic nucleic acid products as shown in fig. 6. As can be seen in fig. 6, (D) is the desired nucleic acid product of the invention having the complementary nucleotide sequence alternately linked in a single chain chain. Once converted into a chain single chain for a treatment such as denaturation thermal, the other product (E) again serves as a mold to form (D). If the product (D) as a nucleic acid in the form of a chain double-stranded becomes a single-stranded chain by thermal denaturation, hybridization occurs within the same chain with a high probability without forming the chain original double stranded. This is because a complementary chain having the same melting temperature (Tf) undergoes reaction intramolecular preferably against the reaction intermolecular Each single chain obtained from the product (D) hybridized on the same chain hybridized on the same chain and returns to state of (B), and each chain also gives a molecule of (D) and (E) respectively. Repeating these stages, it can be synthesized successively the nucleic acid that has the sequences of complementary nucleotides linked alternately in a chain single chain. The mold and the product formed in cycle 1 increase exponentially, thus making the reaction very effective.
Para lograr el estado de la fig. 5(A), la cadena complementaria inicialmente sintetizada, al menos en la parte en la que el cebador inverso hibrida, debe estar lista para el apareamiento de bases. Esta etapa se puede lograr mediante un procedimiento arbitrario. Es decir, se prepara por separado un primer cebador exterior (F3), que hibrida con el primer molde en una región F3c en el lado 3' de la región F2c en la que el primer oligonucleótido de la presente invención hibrida. Si este primer cebador se usa como el origen de la síntesis para sintetizar una cadena complementaria mediante una polimerasa que cataliza la síntesis de tipo desplazamiento de cadena de la cadena complementaria, la cadena complementaria sintetizada a partir de F2c como el origen de la síntesis en la invención se desplaza, y como resultado la región R1c que se va a hibridar con R1 se prepara para que este lista para el apareamiento de bases (Fig. 5). Usando la reacción de desplazamiento de cadena, la reacción hasta ahora puede transcurrir en condiciones isotérmicas.To achieve the state of fig. 5 (A), the complementary string initially synthesized, at least in the part in which the hybrid inverse primer must be ready for base pairing. This stage can be achieved through a arbitrary procedure That is, a separate preparation is made. first outer primer (F3), which hybridizes with the first mold in an F3c region on the 3 'side of the F2c region in which the first oligonucleotide of the present invention hybridizes. Yes this first primer is used as the origin of the synthesis to synthesize a complementary chain by means of a polymerase that catalyzes the Synthesis of chain chain displacement type complementary, the complementary chain synthesized from F2c how the origin of the synthesis in the invention shifts, and how result the region R1c to be hybridized with R1 is prepared to than this list for base pairing (Fig. 5). Using the chain shift reaction, the reaction so far can pass in isothermal conditions.
Cuando se usa un cebador exterior, la síntesis a partir del cebador exterior (F3) debe iniciarse después de la síntesis a partir de F2c. En el procedimiento más sencillo, la concentración del cebador interior se hace mayor que la concentración del cebador exterior. Específicamente, los cebadores se usan normalmente con una diferencia de concentración de 2 a 50 veces, preferiblemente de 4 a 10 veces, de modo que la reacción pueda transcurrir como se espera. Además, la temperatura de fusión (Tf) del cebador exterior se fija para que sea menor que la Tf de X1 (correspondiente a F1 y R1) en el cebador interior, de modo que pueda controlarse el tiempo de la síntesis. Es decir, (cebador exterior F3:F3c) \leq (F2c/F2) \leq (F1c/F1) o (cebador exterior /región en el lado 3' en el molde) \leq (X2c:X2) \leq (X1c:X1). Aquí, la razón para (F2c/F2) \leq (F1c/F1) es para que se de la hibridación entre F1c/F1 antes que la hibridación de F2 con el bucle. La hibridación entre F1c/F1 es una reacción intramolecular y por lo tanto puede transcurrir de forma preferente con probabilidad alta. Sin embargo, es significativo considerar la Tf con el fin de dar condiciones de reacción más convenientes. Normalmente, deben considerarse condiciones similares incluso en el diseño de un cebador inverso. Usando dicha relación, se pueden lograr condiciones de reacción estadísticamente ideales. Si se fijan otras condiciones, la temperatura de fusión (Tf) se puede calcular teóricamente mediante una combinación de la longitud de una cadena complementaria de hibridación y las bases que constituyen el apareamiento de bases. Por consiguiente, los expertos en la materia pueden obtener las condiciones preferidas basándose en la descripción de esta memoria descriptiva.When an external primer is used, the synthesis a Starting from the outer primer (F3) should be started after synthesis from F2c. In the simplest procedure, the concentration of the inner primer becomes greater than the concentration of the outer primer. Specifically, the primers they are normally used with a concentration difference of 2 to 50 times, preferably 4 to 10 times, so that the reaction It may take place as expected. In addition, the melting temperature (Tf) of the outer primer is set to be less than the Tf of X1 (corresponding to F1 and R1) on the inner primer, so that Synthesis time can be controlled. That is, (primer outer F3: F3c) \ leq (F2c / F2) \ leq (F1c / F1) or (outer primer / region on the 3 'side in the mold) \ leq (X2c: X2) \ leq (X1c: X1). Here, the reason for (F2c / F2) \ leq (F1c / F1) is for the hybridization between F1c / F1 before hybridization of F2 with the loop. Hybridization between F1c / F1 is an intramolecular reaction and therefore it can take place preferentially with probability high. However, it is significant to consider the Tf in order to give more convenient reaction conditions. Normally they should consider similar conditions even when designing a reverse primer. Using this relationship, you can achieve statistically ideal reaction conditions. If others are set conditions, the melting temperature (Tf) can be calculated theoretically by a combination of the length of a chain complementary to hybridization and the bases that constitute the base pairing. Therefore, experts in the field they can obtain the preferred conditions based on the description of this specification.
Además, también se puede aplicar el fenómeno llamado apilamiento contiguo para controlar el momento de la hibridación del cebador exterior. El apilamiento contiguo es un fenómeno en el que un oligonucleótido que no es capaz de hibridar independientemente, se hace que sea capaz de hibridación después de ser contiguo a la parte de la cadena bicatenaria (Chiara Borghesi-Nicoletti y col., Bio Techniques, 12, 474-477 (1992)). Es decir, el cebador exterior se diseña para que sea contiguo a F2c (X2c) y que no sea capaz de hibridar de forma independiente. Haciendo esto, no se produce la hibridación del cebador exterior hasta que no hibrida F2c (X2c), y así ocurre de forma preferente la hibridación de F2c (X2c). Basándose en este principio, los ejemplos muestran el ajuste de la secuencia de nucleótidos de un oligonucleótido necesario como un cebador para una serie de reacciones. Esta etapa también puede lograrse por desnaturalización con calor o con una ADN helicasa.In addition, the phenomenon called contiguous stacking can also be applied to control the moment of hybridization of the outer primer. Contiguous stacking is a phenomenon in which an oligonucleotide that is not able to hybridize independently, is made to be capable of hybridization after being contiguous to the part of the double stranded chain (Chiara Borghesi-Nicoletti et al., Bio Techniques , 12 , 474-477 (1992)). That is, the outer primer is designed to be contiguous with F2c (X2c) and not capable of hybridizing independently. By doing this, hybridization of the outer primer does not occur until F2c (X2c) does not hybridize, and thus F2c (X2c) hybridization occurs preferentially. Based on this principle, the examples show the adjustment of the nucleotide sequence of an oligonucleotide necessary as a primer for a series of reactions. This stage can also be achieved by denaturation with heat or with a helicase DNA.
Si el ácido nucleico molde que tiene F2c (X2c) es ARN, el estado de la Fig. 5-(A) también se puede lograr por un procedimiento diferente. Por ejemplo, si esta cadena de ARN se descompone, R1 queda lista para el apareamiento de bases. Es decir, F2 hibrida con F2c en el ARN y se sintetiza una cadena complementaria como ADN mediante una transcriptasa inversa. El ARN que sirve como molde se descompone por desnaturalización con álcali o por tratamiento enzimático con una ribonucleasa que actúa sobre el ARN en una cadena bicatenaria de ADN/ARN de modo que el ADN sintetizado a partir de F2 se forma en una cadena monocatenaria. Para que la enzima descomponga selectivamente el ARN en una cadena bicatenaria de ADN/ARN, se puede usar la actividad de ribonucleasa de la RNasa H o algunas transcriptasas inversas. De esta forma, el cebador inverso puede hibridar con R1c que es capaz de apareamiento de bases. Por consiguiente, se hace innecesario el cebador exterior para hacer que R1c esté listo para el apareamiento de bases.If the nucleic acid mold that has F2c (X2c) is RNA, the state of Fig. 5- (A) can also be achieved by a different procedure For example, if this RNA chain is decomposes, R1 is ready for base pairing. That is to say, F2 hybridizes with F2c in the RNA and synthesizes a chain complementary as DNA by reverse transcriptase. RNA which serves as a mold is broken down by denaturation with alkali or by enzymatic treatment with a ribonuclease that acts on the RNA in a double stranded DNA / RNA chain so that the DNA synthesized from F2 is formed in a single chain chain. For the enzyme to selectively break down the RNA in a chain double stranded DNA / RNA, ribonuclease activity can be used of RNase H or some reverse transcriptases. In this way, the reverse primer can hybridize with R1c which is capable of mating of bases. Therefore, the outer primer becomes unnecessary to make R1c ready for base pairing.
Alternativamente, se puede usar la actividad de desplazamiento de cadena de la transcriptasa inversa para el desplazamiento de cadena mediante un cebador exterior como se ha descrito antes. En este caso, se puede constituir un sistema de reacción mediante una transcriptasa inversa solo. Es decir, usando el ARN como molde, mediante una transcriptasa inversa se puede sintetizar una cadena complementaria a partir de F2 que hibrida con F2c en el molde, y sintetizar una cadena complementaria a partir del cebador exterior F3 como el origen de la síntesis que hibrida con F3c situada en el lado 3' de F2c, y simultáneamente desplazar la cadena complementaria previamente sintetizada. Cuando la transcriptasa inversa lleva a cabo la reacción de síntesis de una cadena complementaria con ADN como molde, todas las reacciones de síntesis de cadenas complementarias, incluyendo la síntesis de una cadena complementaria con R1 como el origen de la síntesis que hibrida con R1c en la cadena complementaria desplazada como molde, la síntesis de una cadena complementaria con R3 como el origen de la síntesis que hibrida con R3c situada en el lado 3' de R1c y la reacción de desplazamiento simultánea, transcurren por la transcriptasa inversa. No puede esperarse que la transcriptasa inversa presente la actividad de desplazamiento de cadena de ADN/ARN en las condiciones de reacción dadas, y se puede combinar una ADN polimerasa que tenga la actividad de desplazamiento de cadena descrita antes. El modo de obtener un primer ácido nucleico monocatenario con ARN como molde como se ha descrito antes, constituye un modo preferido de la presente invención. Por otra parte, si se usa una ADN polimerasa tal como la ADN polimerasa Bca que tiene tanto actividad de desplazamiento de cadena como actividad de transcriptasa inversa, no solo la síntesis de un primer ácido nucleico monocatenario a partir de ARN, si no también la posterior reacción con ADN como molde, pueden transcurrir de forma similar por la misma enzima.Alternatively, the activity of reverse transcriptase chain shift for the chain displacement by an external primer as has described before. In this case, a system of reaction by reverse transcriptase alone. That is, using RNA as a template, through a reverse transcriptase you can synthesize a complementary chain from F2 that hybridizes with F2c in the mold, and synthesize a complementary chain from the outer primer F3 as the origin of the synthesis that hybridizes with F3c located on the 3 'side of F2c, and simultaneously displace the complementary chain previously synthesized. When the reverse transcriptase performs the synthesis reaction of a complementary chain with DNA as a template, all reactions of synthesis of complementary chains, including the synthesis of a complementary chain with R1 as the origin of the synthesis that hybridized with R1c in the complementary chain displaced as a template, the synthesis of a complementary chain with R3 as the origin of the synthesis that hybridizes with R3c located on the 3 'side of R1c and the simultaneous displacement reaction, go through the reverse transcriptase. The transcriptase cannot be expected inverse present the chain shift activity of DNA / RNA under the given reaction conditions, and can be combined a DNA polymerase that has the displacement activity of chain described before. The way to obtain a first nucleic acid single stranded RNA as template as described above, It constitutes a preferred mode of the present invention. For other part, if a DNA polymerase such as Bca DNA polymerase is used which has both chain shift activity and Reverse transcriptase activity, not just the synthesis of a first single stranded nucleic acid from RNA, if not also the subsequent reaction with DNA as a template, may take place similar by the same enzyme.
El sistema de reacción descrito antes implica diferentes variaciones inherentes en la presente invención usando el cebador inverso que tiene una estructura específica. La variación más eficaz se describe a continuación. Es decir, el oligonucleótido constituido como se ha descrito en [5] se usa como el cebador inverso en el modo más ventajoso de la presente invención. El oligonucleótido en [5] es un oligonucleótido en el que las regiones arbitrarias R2c y R1c en una cadena complementaria sintetizada con F2 como un cebador, son X2c y X1c, respectivamente. Mediante el uso de dicho cebador inverso, ocurren una serie de reacciones para formar un bucle y para sintetizar y desplazar una cadena complementaria de este bucle, tanto en la cadena homosentido como en la antisentido (lado directo y lado inverso). Como resultado, la eficacia de la reacción para la síntesis del ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias alternativamente unidas en una cadena monocatenaria de acuerdo con la presente invención, mejora mucho a la vez que una serie de estas reacciones es practicable en condiciones isotérmicas. En lo sucesivo, este modo se describe con más detalle con referencia a las figuras 1 a 3 en las que se resume este modo.The reaction system described above implies different variations inherent in the present invention using the reverse primer that has a specific structure. The variation More effective is described below. That is, the oligonucleotide constituted as described in [5] is used as the primer reverse in the most advantageous way of the present invention. He oligonucleotide in [5] is an oligonucleotide in which regions arbitrary R2c and R1c in a complementary chain synthesized with F2 as a primer, are X2c and X1c, respectively. Through the use of said reverse primer, a series of reactions occur for form a loop and to synthesize and shift a string complementary to this loop, both in the homosense chain and in the antisense (direct side and reverse side). As a result, the reaction efficiency for nucleic acid synthesis that has complementary nucleotide sequences alternately united in a single chain chain in accordance with this invention, it improves a lot while a series of these reactions It is practicable in isothermal conditions. Hereinafter, this mode is described in more detail with reference to figures 1 to 3 in which this mode is summarized.
En el siguiente modo, se preparan 2 tipos de oligonucleótidos basados en la presente invención. Para la explicación, estos se denominan FA y RA. Las regiones que constituyen FA y RA son las siguientes:In the following way, 2 types of oligonucleotides based on the present invention. For the explanation, these are called FA and RA. The regions that constitute FA and RA are the following:
Aquí, F2 es una secuencia de nucleótidos complementaria de una región F2c en el ácido nucleico como el molde. R2 es una secuencia de nucleótidos complementaria de una región R2c arbitraria contenida en una cadena complementaria sintetizada con F2 como cebador. F1c y R1c son secuencias de nucleótidos arbitrarias situadas secuencia abajo de F2c y R2c, respectivamente. La distancia entre F2 y R2 puede ser arbitraria. Incluso si su longitud es aproximadamente 1 kpb, es factible la síntesis suficiente en condiciones adecuadas, aunque dependiendo de la capacidad sintética de la ADN polimerasa para realizar la síntesis de una cadena complementaria. Específicamente, cuando se usa la ADN polimerasa Bst, el producto deseado es sintetizado con certeza si la distancia entre F2 y R2c es 800 pb, preferiblemente 500 pb o menos. En el ciclo de temperatura que implica la PCR, la reducción en la actividad de la enzima por el estrés del cambio de temperatura se considera que reduce la eficacia de la síntesis de una secuencia de nucleótidos larga. En un modo preferido de la presente invención, no se requiere el ciclo de temperatura en la etapa de amplificación del ácido nucleico, y así la síntesis y amplificación de una secuencia de nucleótidos incluso larga se puede lograr con certeza.Here, F2 is a nucleotide sequence complementary to an F2c region in the nucleic acid as the template. R2 is a nucleotide sequence complementary to an R2c region arbitrary contained in a complementary string synthesized with F2 as primer. F1c and R1c are arbitrary nucleotide sequences located downstream of F2c and R2c, respectively. The distance between F2 and R2 can be arbitrary. Even if its length is approximately 1 kbp, sufficient synthesis is feasible in suitable conditions, although depending on the synthetic capacity of DNA polymerase to perform the synthesis of a chain complementary. Specifically, when DNA polymerase is used Bst, the desired product is synthesized with certainty if the distance between F2 and R2c is 800 bp, preferably 500 bp or less. At temperature cycle involving PCR, the reduction in Enzyme activity by the stress of temperature change is considers that it reduces the efficiency of the synthesis of a sequence of long nucleotides In a preferred mode of the present invention, no the temperature cycle is required in the amplification stage of nucleic acid, and thus the synthesis and amplification of a even long nucleotide sequence can be achieved with certainty.
Primero, F2 en FA hibrida con el ácido nucleico como molde y se usa como el origen de la síntesis de una cadena complementaria. Las posteriores etapas de reacción hasta la Fig. 1(4) son las mismas que las descritas previamente en el modo básico (Fig. 5) en la presente invención. La secuencia hibridada como F3 en la Fig. 1(2) es el primer cebador exterior descrito antes. Se usa una ADN polimerasa para llevar a cabo la síntesis de tipo desplazamiento de cadena de una cadena complementaria con este cebador como el origen de la síntesis, de modo que la cadena complementaria sintetizada a partir de FA se desplaza y queda lista para el apareamiento de bases.First, F2 in FA hybridizes with nucleic acid as a mold and used as the origin of the synthesis of a chain complementary. The subsequent reaction steps until Fig. 1 (4) are the same as previously described in mode basic (Fig. 5) in the present invention. The hybridized sequence as F3 in Fig. 1 (2) is the first outer primer described before. A DNA polymerase is used to carry out the chain shift type synthesis of a chain complementary with this primer as the origin of the synthesis, of so that the complementary string synthesized from FA is moves and is ready for base pairing.
Cuando R2c está lista para el apareamiento de bases en (4), el segundo oligonucleótido RA como cebador inverso hibrida en el mismo en la combinación R2c/R2. La síntesis de una cadena complementaria con este sitio como el origen de la síntesis transcurre hasta que la cadena llega a F1c en el extremo 5' de FA. Después de esta reacción de síntesis de una cadena complementaria, el segundo cebador exterior R3 para el desplazamiento hibrida en la misma para sintetizar una cadena complementaria, durante la cual el desplazamiento de cadena también transcurre de modo que la cadena complementaria sintetizada a partir de RA como el origen de la síntesis se desplaza. En la cadena complementaria así desplazada, RA está situada en su lado 5' y una secuencia complementaria de FA está situada en su extremo 3'.When R2c is ready for pairing bases in (4), the second RA oligonucleotide as a reverse primer hybridizes therein in the R2c / R2 combination. The synthesis of a complementary chain with this site as the origin of the synthesis elapses until the chain reaches F1c at the 5 'end of FA. After this synthesis reaction of a complementary chain, the second outer primer R3 for hybrid displacement in the same to synthesize a complementary chain, during which the chain shift also elapses so that the chain complementary synthesized from RA as the origin of the synthesis shifts. In the complementary chain thus displaced, RA is located on its 5 'side and a complementary sequence of FA It is located at its 3 'end.
En el lado 3' del ácido nucleico monocatenario así desplazado, hay una secuencia F1 complementaria de F1c en la misma cadena. F1 hibrida rápidamente con F1c en la misma molécula para iniciar la síntesis de una cadena complementaria. Cuando el extremo 3' (F1) hibrida con F1c en la misma cadena, se forma un bucle que contiene F2c. Como es evidente a partir de las Fig. 2-(7), la parte de este bucle permanece lista para el apareamiento de bases. El primer oligonucleótido FA de la invención que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de F2c hibrida con la parte de este bucle y actúa como el origen de la síntesis de una cadena complementaria (7). La síntesis de una cadena complementaria a partir del bucle transcurre a la vez que se desplaza el producto de reacción en la síntesis de la cadena complementaria previamente iniciada a partir de F1. Como resultado, la cadena complementaria sintetizada consigo misma como molde se prepara para el apareamiento de bases otra vez en el extremo 3'. Este extremo 3' está provisto de una región R1 capaz de hibridar con R1c en la misma cadena, e hibridan con preferencia las dos debido a la rápida reacción intramolecular. La misma reacción que la reacción descrita antes partiendo del extremo 3' sintetizado con FA como molde también transcurre en esta región. Como resultado, el ácido nucleico que tiene las secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en la misma cadena monocatenaria de acuerdo con la presente invención, continua extendiéndose a partir de R1 como el punto de partida en el extremo 3', mediante la síntesis sucesiva de una cadena complementaria y su posterior desplazamiento. Debido a que R2c está siempre contenida en el bucle formado por la hibridación intramolecular de R1 del extremo 3', el segundo oligonucleótido (RA) provisto de R2 hibrida con el bucle en el extremo 3' en la posterior reacción.On the 3 'side of the single stranded nucleic acid thus displaced, there is a complementary F1 sequence of F1c in the same chain F1 hybridizes rapidly with F1c in the same molecule to start the synthesis of a complementary chain. When he 3 '(F1) end hybridizes with F1c in the same chain, a loop containing F2c. As is evident from Fig. 2- (7), the part of this loop remains ready for pairing of bases. The first FA oligonucleotide of the invention having a complementary nucleotide sequence of F2c hybridizes with the part of this loop and acts as the origin of the synthesis of a chain complementary (7). The synthesis of a complementary chain to from the loop elapses at the same time as the product of reaction in the synthesis of the complementary chain previously started from F1. As a result, the complementary chain synthesized with itself as a mold prepares for mating of bases again at the 3 'end. This 3 'end is provided of a region R1 capable of hybridizing with R1c in the same chain, and preferably hybridize both due to the rapid reaction intramolecular The same reaction as the reaction described before starting from the 3 'end synthesized with FA as a mold also It takes place in this region. As a result, the nucleic acid that has the complementary nucleotide sequences attached alternatively in the same single chain chain according to the The present invention continues to extend from R1 as the starting point at the 3 'end, by successive synthesis of a complementary chain and its subsequent displacement. Because that R2c is always contained in the loop formed by the intramolecular hybridization of R1 of the 3 'end, the second oligonucleotide (RA) provided with R2 hybridizes with the loop in the 3 'end in the subsequent reaction.
Cuando se presta atención al ácido nucleico sintetizado como cadena complementaria a partir del oligonucleótido que hibrida con el bucle en el ácido nucleico monocatenario alargado consigo mismo como molde, también transcurre la síntesis del ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en la cadena monocatenaria de acuerdo con la presente invención. Es decir, la síntesis de una cadena complementaria a partir del bucle se completa cuando alcanza RA, p. ej., en la Fig. 2-(7). Después, cuando el ácido nucleico desplazado por esta síntesis de ácido nucleico inicia la síntesis de la cadena complementaria (Fig. 3-(8)), la reacción alcanza el bucle que era antes el origen de la síntesis, y se vuelve a iniciar el desplazamiento. De esta forma, el ácido nucleico que se ha empezado a sintetizar a partir del bucle también se desplaza, y como resultado, se obtiene R1 del extremo 3' capaz de hibridar en la misma cadena (Fig. 3-(10)). Esta R1 del extremo 3' hibrida con R1c en la misma cadena para iniciar la síntesis de la cadena complementaria. Esta reacción es la misma que en la Fig. 2-(7), excepto que se usa F en lugar de R. Por consiguiente, la estructura mostrada en la Fig. 3-(10) puede funcionar como un nuevo ácido nucleico que continúa el propio alargamiento y formación de nuevo ácido nucleico.When attention is paid to nucleic acid synthesized as a complementary chain from the oligonucleotide which hybridizes with the loop in the elongated single stranded nucleic acid with itself as a mold, acid synthesis also takes place nucleic that has complementary complementary nucleotide sequences alternatively in the single chain chain according to the present invention That is, the synthesis of a chain Complementary from the loop is completed when it reaches RA, p. eg, in Fig. 2- (7). Then when the nucleic acid displaced by this synthesis of nucleic acid begins the synthesis of the chain complementary (Fig. 3- (8)), the reaction reaches the loop that was before the origin of the synthesis, and the displacement. In this way, the nucleic acid that has started to synthesize from the loop also scrolls, and as result, R1 is obtained from the 3 'end capable of hybridizing in the same chain (Fig. 3- (10)). This R1 of the 3 'end hybridizes with R1c in the same chain to start the synthesis of the chain complementary. This reaction is the same as in Fig. 2- (7), except that F is used instead of R. Therefore, the structure shown in Fig. 3- (10) can function as a new acid nucleic that continues the lengthening and formation again nucleic acid.
La reacción de síntesis del ácido nucleico, iniciada a partir del ácido nucleico mostrado en la Fig. 3-(10), produce el alargamiento a partir de F1 del extremo 3' como origen de la síntesis, en contraposición con la reacción descrita antes. Es decir, en la presente invención, cuando un ácido nucleico se alarga, prosigue la reacción de seguir suministrando un ácido nucleico nuevo que inicia el alargamiento por separado. Además, cuando se alarga la cadena, da lugar a una pluralidad de secuencias formadoras de bucle no sólo en el extremo si no también en la misma cadena. Cuando estas secuencias formadoras de bucle están listas para el apareamiento de bases por la reacción sintética de desplazamiento de cadena, un oligonucleótido hibrida en la misma para servir como una base para la reacción de formación de un ácido nucleico nuevo. Además, se logra una amplificación eficaz por la reacción sintética empezando no sólo en el extremo si no también en la cadena. El segundo oligonucleótido RA basado en la presente invención se combina como cebador inverso como se ha descrito antes, de modo que se produce el alargamiento y posterior formación de un ácido nucleico nuevo. Además, en la presente invención, el propio ácido nucleico recién formado se alarga y da lugar a la posterior formación de un nuevo ácido nucleico. Continúa una serie de estas reacciones teóricamente de forma permanente para lograr una amplificación muy eficaz del ácido nucleico. Además, la reacción en la presente invención, se puede llevar a cabo en condiciones isotérmicas.The nucleic acid synthesis reaction, initiated from the nucleic acid shown in Fig. 3- (10), produces elongation from F1 of the 3 'end as the origin of the synthesis, as opposed to the reaction described above. Is that is, in the present invention, when a nucleic acid is elongated, the reaction continues to continue supplying a nucleic acid new that starts elongation separately. In addition, when lengthens the chain, gives rise to a plurality of forming sequences loop not only at the end but also on the same chain. When these loop-forming sequences are ready for base pairing by the synthetic displacement reaction chain, an oligonucleotide hybridized therein to serve as a base for the formation reaction of a new nucleic acid. In addition, effective amplification is achieved by the synthetic reaction starting not only in the end but also in the chain. He second RA oligonucleotide based on the present invention is combines as a reverse primer as described above, so that elongation occurs and subsequent formation of an acid new nucleic In addition, in the present invention, the acid itself newly formed nucleic lengthens and results in the subsequent formation of a new nucleic acid. A series of these continues theoretically permanently reactions to achieve a very effective nucleic acid amplification. In addition, the reaction in The present invention can be carried out under conditions isothermal
Los productos de reacción así acumulados tienen una estructura que tiene una secuencia de nucleótidos entre F1 y R1 y su secuencia complementaria unidas alternativamente en la misma. Sin embargo, ambos extremos de la unidad que se repite tienen una región que consiste en la secuencia de nucleótidos sucesiva F2-F1 (F2c-F1c) y R2-R1 (R2c-R1c). Por ejemplo, en la Fig. 3-(9), las secuencias (R2-F2c)-(F1-R2c)-(R1-F1c)-(F2-R2c) están unidas en este orden desde el lado 5'. Esto se debe a que la reacción de amplificación basada en la presente invención transcurre según el principio de que la reacción se inicia a partir de F2 (o R2) con un oligonucleótido como el origen de la síntesis y después se alarga una cadena complementaria por la reacción sintética a partir de F1 (o R1) con el extremo 3' como el origen de la síntesis.Reaction products so accumulated have a structure that has a nucleotide sequence between F1 and R1 and its complementary sequence joined alternately therein. However, both ends of the repeating unit have a region consisting of the successive nucleotide sequence F2-F1 (F2c-F1c) and R2-R1 (R2c-R1c). For example, in the Fig. 3- (9), the sequences (R2-F2c) - (F1-R2c) - (R1-F1c) - (F2-R2c) they are joined in this order from the 5 'side. This is because the amplification reaction based on the present invention elapses according to the principle that the reaction starts from of F2 (or R2) with an oligonucleotide as the origin of the synthesis and then a complementary chain is lengthened by the reaction synthetic from F1 (or R1) with the 3 'end as the origin of the synthesis
Aquí, en el modo más preferido, se usaron los oligonucleótidos FA y RA de acuerdo con la presente invención como oligonucleótidos que hibridan con la parte de un bucle. Sin embargo, incluso si no se usan estos oligonucleótidos que tienen una estructura limitada, la reacción de amplificación de acuerdo con la presente invención se puede llevar a cabo usando un oligonucleótido capaz de iniciar la síntesis de una cadena complementaria a partir del bucle. Es decir, el alargamiento del extremo 3', una vez desplazado por una cadena complementaria sintetizada a partir del bucle, da la parte de un bucle otra vez. Debido a que el ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria siempre se usa como molde en la síntesis de cadena complementaria partiendo del bucle, es evidente que se puede sintetizar el ácido nucleico deseado en la presente invención. Sin embargo, el ácido nucleico así sintetizado realiza la síntesis de una cadena complementaria formando un bucle después de desplazamiento, pero no hay extremo 3' disponible para la posterior formación de un bucle, y por lo tanto no puede funcionar como un nuevo molde. Por consiguiente, en este caso, el producto, a diferencia del ácido nucleico que se empieza a sintetizar por FA o RA, no puede esperarse que se amplifique exponencialmente. Por esta razón, un oligonucleótido que tiene la estructura de FA o RA es útil para una síntesis muy eficaz de ácido nucleico basado en la presente invención.Here, in the most preferred mode, the FA and RA oligonucleotides according to the present invention as oligonucleotides that hybridize with the part of a loop. But nevertheless, even if these oligonucleotides that have a Limited structure, the amplification reaction according to the The present invention can be carried out using an oligonucleotide. able to start the synthesis of a complementary chain from of the loop That is, the elongation of the 3 'end, once displaced by a complementary chain synthesized from loop, give the part of a loop again. Because the acid nucleic that has complementary complementary nucleotide sequences alternatively in a single chain chain it is always used as Mold in the complementary chain synthesis starting from the loop, it is evident that the desired nucleic acid can be synthesized in the present invention However, the nucleic acid thus synthesized performs the synthesis of a complementary chain forming a loop after displacement, but there is no 3 'end available for the subsequent formation of a loop, and therefore cannot function as a new mold. Therefore, in this case, the product, unlike the nucleic acid that begins to synthesized by FA or RA, cannot be expected to be amplified exponentially. For this reason, an oligonucleotide that has the FA or RA structure is useful for a very effective acid synthesis nucleic based on the present invention.
Una serie de estas reacciones transcurren por adición de los siguientes componentes al ácido nucleico monocatenario como molde y después incubando la mezcla a una temperatura tal que la secuencia de nucleótidos que constituyen FA y RA puede formar apareamiento de bases estable con su secuencia de nucleótidos complementaria a la vez que se puede mantener la actividad enzimática.A series of these reactions go through addition of the following components to the nucleic acid single chain as a mold and then incubating the mixture to a temperature such that the nucleotide sequence constituting FA and RA can form stable base pairing with its sequence of complementary nucleotides while maintaining the enzymatic activity.
- 4 tipos de oligonucleótidos:- 4 types of oligonucleotides:
- \quadquad
- FA, (primer oligonucleótido)FA, (first oligonucleotide)
- \quadquad
- RA, (segundo oligonucleótido)RA, (second oligonucleotide)
- \quadquad
- primer cebador exterior F3, yfirst outer primer F3, and
- \quadquad
- segundo cebador exterior R3,second outer primer R3,
- ADN polimerasa para realizar la síntesis de tipo desplazamiento de cadena, de la cadena complementaria,- DNA polymerase to perform the synthesis of chain shift type, complementary chain,
- un oligonucleótido que sirve como sustrato para la ADN polimerasa.- an oligonucleotide that serves as a substrate for DNA polymerase.
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
Por consiguiente, no se necesario el ciclo de temperatura como en la PCR. El apareamiento de bases estable al que se hace referencia en el presente documento, se refiere a un estado en el que al menos una parte de un oligonucleótido presente en el sistema de reacción, puede dar el origen de la síntesis de la cadena complementaria. Por ejemplo, la condición deseada para producir el apareamiento de bases estable es fijarla a menor temperatura que la temperatura de fusión (Tf). En general, la temperatura de fusión (Tf) se considera la temperatura a la que 50% de los ácidos nucleicos que tienen secuencias de nucleótidos mutuamente complementarias están apareadas por bases. El ajuste a la temperatura de fusión (Tf) o menor, no es una condición esencial en la presente invención, pero es una de las condiciones de reacción que hay que considerar para alcanzar una alta eficacia en la síntesis. Si el ácido nucleico que se va a usar como molde es una cadena bicatenaria, el ácido nucleico debe prepararse, al menos en la región con la que hibrida el oligonucleótido, para el apareamiento de bases. Para esto, en general se lleva a cabo la desnaturalización térmica, y esto se puede llevar a cabo solo una vez como tratamiento previo antes de iniciar la reacción.Therefore, the cycle of temperature as in the PCR. Stable base pairing to which reference is made herein, it refers to a state wherein at least a part of an oligonucleotide present in the reaction system, can give rise to the synthesis of the chain complementary. For example, the desired condition to produce the stable base pairing is set at a lower temperature than the melting temperature (Tf). In general, the melting temperature (Tf) the temperature at which 50% of acids is considered nuclei that have nucleotide sequences mutually Complementary are paired by bases. The adjustment to the melting temperature (Tf) or lower, is not an essential condition in the present invention, but it is one of the reaction conditions that must be considered to achieve high efficiency in the synthesis. If the nucleic acid to be used as a template is a double stranded chain, the nucleic acid must be prepared, at least in the region with which the oligonucleotide hybridizes, for the base pairing. For this, in general the thermal denaturation, and this can be carried out only one once as a pretreatment before starting the reaction.
Esta reacción se lleva a cabo en presencia de un tampón que da un pH adecuado a la reacción enzimática, sales necesarias para la hibridación o para mantener la actividad catalítica de la enzima, un agente de protección para la enzima y si es necesario, un regulador para la temperatura de fusión (Tf). Como tampón se puede usar, p. ej. Tris-HCl que tiene una acción de tamponamiento en un intervalo de neutro a ligeramente alcalino. El pH se ajusta dependiendo de la ADN polimerasa usada. Como sales, se añaden de forma adecuada KCl, NaCl, (NH_{4})_{2}SO_{4} etc. para mantener la actividad de la enzima y regular la temperatura de fusión (Tf) del ácido nucleico. El agente protector para la enzima usa albúmina de suero bovino o azúcares. Además, en general se usa dimetilsulfóxido (DMSO) o formamida como regulador de la temperatura de fusión (Tf). Mediante el uso del regulador de la temperatura de fusión (Tf), se puede regular la hibridación del oligonucleótido en condiciones de temperatura limitadas. Además, la betaína (N,N,N-trimetilglicina) o una sal de tetralquilamonio, también son eficaces para mejorar la eficacia del desplazamiento de la cadena, en virtud de su isoestabilización. Mediante la adición de betaína en una cantidad de 0,2 a 3,03 M, preferiblemente 0,5 a 1,5 M a la disolución de la reacción, se puede esperar su acción promotora en la amplificación del ácido nucleico de la presente invención. Debido a que estos reguladores de la temperatura de fusión actúan para reducir la temperatura de fusión, estas condiciones que dan una restricción y reactividad adecuadas, se determinan empíricamente considerando la concentración de sales, la temperatura de reacción, etc.This reaction is carried out in the presence of a buffer that gives an adequate pH to the enzymatic reaction, salts necessary for hybridization or to maintain activity enzyme catalytic, a protective agent for the enzyme and if necessary, a regulator for the melting temperature (Tf). As a buffer it can be used, e.g. ex. Tris-HCl that it has a buffering action in a range of neutral to slightly alkaline The pH is adjusted depending on the DNA Polymerase used. As salts, KCl, NaCl, are suitably added (NH 4) 2 SO 4 etc. to maintain the activity of the enzyme and regulate the melting temperature (Tf) of the acid nucleic. The protective agent for the enzyme uses serum albumin Bovine or sugars. In addition, dimethylsulfoxide is generally used (DMSO) or formamide as a regulator of melting temperature (Tf). By using the melting temperature regulator (Tf), it can regulate oligonucleotide hybridization under conditions of limited temperature In addition, betaine (N, N, N-trimethylglycine) or a salt of Tetralkylammonium, are also effective in improving the effectiveness of chain displacement, by virtue of its iso-stabilization. By adding betaine in an amount of 0.2 to 3.03 M, preferably 0.5 to 1.5 M to the reaction solution, it can be wait for its promoter action in nucleic acid amplification of the present invention. Because these regulators of the melting temperature act to reduce the melting temperature, these conditions that give adequate restriction and reactivity, are determined empirically considering the concentration of salts, reaction temperature, etc.
Una característica importante de la presente invención es que una serie de reacciones no se producen salvo que se mantenga la relación de posiciones de una pluralidad de regiones. Mediante esta característica, se previene de forma eficaz la reacción sintética inespecífica acompañada de síntesis inespecífica de cadena complementaria. Es decir, incluso aunque se de algo de reacción inespecífica, se minimiza la posibilidad de que el producto sirva como material de partida en la siguiente etapa de amplificación. Además, la regulación del transcurso de las reacciones mediante muchas regiones da lugar a la posibilidad de que se pueda constituir arbitrariamente un sistema de detección capaz de identificación estricta del producto deseado en secuencias de nucleótidos análogas.An important feature of this invention is that a series of reactions do not occur unless the relationship of positions of a plurality of regions is maintained. Through this feature, the prevention of nonspecific synthetic reaction accompanied by nonspecific synthesis of complementary chain. That is, even if I know something about nonspecific reaction, minimizes the possibility that the product serves as a starting material in the next stage of amplification. In addition, the regulation of the course of reactions through many regions gives rise to the possibility that a detection system capable of being arbitrarily established strict identification of the desired product in sequences of analogous nucleotides
Esta característica se puede usar para detectar mutaciones en un gen. En el modo de la invención en el que se usa el cebador exterior, se usan 4 cebadores, es decir, 2 cebadores exteriores y 2 cebadores que consisten en los oligonucleótidos de la presente invención. Es decir, salvo que las 6 regiones contenidas en los 4 nucleótidos trabajen como se ha diseñado, la reacción sintética de la presente invención no avanza. En particular, son importantes las secuencias del extremo 3' de cada oligonucleótido como origen de la síntesis de la cadena complementaria y el extremo 5' de la región X1c cuando la cadena complementaria sirve como origen de la síntesis. Por lo tanto, estas secuencias importantes se diseñan para que correspondan a una mutación que se va a detectar y el producto de reacción sintético de la presente invención se observa de forma que se puede analizar exhaustivamente la presencia o ausencia de una mutación, tal como una deleción o inserción de base, o polimorfismo genético tal como SNP. Específicamente, se diseñan bases que se cree que tienen una mutación o polimorfismo, de forma que correspondan a la proximidad del extremo 3' de un oligonucleótido como el origen de la síntesis de la cadena complementaria, o su extremo 5', cuando una cadena complementaria es el origen de la síntesis. Si hay un apareamiento erróneo en el extremo 3' como origen de la síntesis de la cadena complementaria o en su proximidad, la reacción de síntesis de la cadena complementaria del ácido nucleico se inhibe significativamente. En la presente invención, no se logra un alto grado de reacción de amplificación salvo que la estructura de los extremos de un producto en la reacción inicial de lugar a reacciones repetidas. Por consiguiente, incluso aunque se produzca síntesis errónea, la síntesis de la cadena complementaria que constituye la reacción de amplificación es interrumpida siempre en alguna de las etapas, y así no se produce un grado alto de reacción de amplificación en presencia de un apareamiento erróneo. Como resultado, el apareamiento erróneo inhibe eficazmente la reacción de amplificación, y da lugar finalmente a un resultado preciso. Es decir, se puede decir que la reacción de amplificación del ácido nucleico basado en la presente invención, tiene un mecanismo muy completo para comprobar la secuencia de nucleótidos. Estas características son una ventaja que difícilmente se pueden esperar, por ejemplo, en el procedimiento de la PCR en el que la reacción de amplificación se lleva a cabo en solo 2 regiones.This feature can be used to detect mutations in a gene In the mode of the invention in which it is used the outer primer, 4 primers are used, ie 2 primers outer and 2 primers consisting of the oligonucleotides of The present invention. That is, except that the 6 regions contained in the 4 nucleotides work as designed, the reaction Synthetic of the present invention does not advance. In particular, they are important the sequences of the 3 'end of each oligonucleotide as the origin of the synthesis of the complementary chain and the end 5 'of region X1c when the complementary chain serves as Origin of the synthesis Therefore, these important sequences They are designed to correspond to a mutation to be detected and the synthetic reaction product of the present invention is observe so that the presence can be thoroughly analyzed or absence of a mutation, such as a deletion or insertion of base, or genetic polymorphism such as SNP. Specifically, it they design bases that are believed to have a mutation or polymorphism, of so that they correspond to the proximity of the 3 'end of a oligonucleotide as the origin of chain synthesis complementary, or its 5 'end, when a complementary chain is The origin of the synthesis. If there is a mismatch in the 3 'end as the origin of the synthesis of the complementary chain or in its proximity, the chain synthesis reaction Complementary nucleic acid is significantly inhibited. In the present invention, a high degree of reaction of amplification unless the structure of the ends of a product in the initial reaction resulting in repeated reactions. By consequently, even if erroneous synthesis occurs, the synthesis of the complementary chain that constitutes the reaction of amplification is always interrupted in any of the stages, and thus a high degree of amplification reaction does not occur in presence of an erroneous mating. As a result, the mismatch effectively inhibits the reaction of amplification, and finally results in an accurate result. Is say, it can be said that the acid amplification reaction nucleic based on the present invention, has a very mechanism Complete to check the nucleotide sequence. These features are an advantage that can hardly be expected, for example, in the PCR procedure in which the reaction of Amplification is carried out in only 2 regions.
La región X1c que caracteriza el oligonucleótido usado en la presente invención, puede servir como el origen de la síntesis después de sintetizar una secuencia complementaria, y esta secuencia complementaria hibrida con la secuencia X1 en la misma cadena recién sintetizada, de modo que se produce la reacción sintética consigo misma como molde. Por lo tanto, incluso si se forma el llamado dímero del cebador, que a menudo es problemático en la técnica anterior, este oligonucléotido no forma un bucle. Por consiguiente, la amplificación inespecífica atribuible al dímero del cebador teóricamente no puede ocurrir, y así el presente oligonucleótido contribuye a una mejora en la especificidad de la reacción.The X1c region that characterizes the oligonucleotide used in the present invention, can serve as the origin of the synthesis after synthesizing a complementary sequence, and this complementary sequence hybridized with sequence X1 in it freshly synthesized chain, so that the reaction occurs synthetic with itself as a mold. Therefore, even if it forms the so-called primer dimer, which is often problematic In the prior art, this oligonucleotide does not form a loop. By consequently, the nonspecific amplification attributable to the dimer of the primer theoretically cannot occur, and thus the present oligonucleotide contributes to an improvement in the specificity of the reaction.
Además, los cebadores exteriores mostrados como F3 (Fig. 1-(2)) o R3 (Fig. 2-(5)) se combinan de modo que la serie de reacciones descritas antes se pueden llevar a cabo en condiciones isotérmicas. Es decir, la presente invención proporciona un procedimiento de amplificación de ácido nucleico que tiene secuencias complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria, que comprende las etapas mostradas en el artículo 9 anterior. En este procedimiento, se seleccionan las condiciones de temperatura en las que se produce hibridación estable entre F2c/F2, entre R2c/R2, entre F1c/F1 y entre R1c/R1, y preferiblemente se fijan para que F3c/F3 y R3c/R3 hibriden por el fenómeno del apilamiento contiguo facilitado por la hibridación de F2c/F2 y R2c/R2, respectivamente.In addition, the outer primers shown as F3 (Fig. 1- (2)) or R3 (Fig. 2- (5)) are combined so that the series of reactions described above can be carried out under conditions isothermal That is, the present invention provides a nucleic acid amplification procedure that has complementary sequences alternately linked in a chain single chain, comprising the stages shown in article 9 previous. In this procedure, the conditions of temperature at which stable hybridization occurs between F2c / F2, between R2c / R2, between F1c / F1 and between R1c / R1, and preferably set so that F3c / F3 and R3c / R3 hybridize by the phenomenon of contiguous stacking facilitated by hybridization of F2c / F2 and R2c / R2, respectively.
En la presente invención, se usan los términos "síntesis" y "amplificación" del ácido nucleico. La síntesis de ácido nucleico en la presente invención significa el alargamiento del ácido nucleico a partir de un oligonucleótido que sirve como el origen de la síntesis. Si no solo se produce esta síntesis si no también la formación de otro ácido nucleico y la reacción de alargamiento de este ácido nucleico formado se produce de forma continua, una serie de estas reacciones se llama comprensivamente amplificación.In the present invention, the terms are used "synthesis" and "amplification" of the nucleic acid. The nucleic acid synthesis in the present invention means the elongation of the nucleic acid from an oligonucleotide that It serves as the origin of the synthesis. If not only this occurs synthesis if not also the formation of another nucleic acid and the elongation reaction of this nucleic acid formed occurs continuously, a series of these reactions is called comprehensively amplification.
El ácido nucleico monocatenario que está
provisto en su extremo 3' de una región F1 capaz de hibridación con
una parte F1c en la misma cadena y que tras hibridación de la región
F1 con F1c en la misma cadena, es capaz de formar un bucle que
contiene una región F2c capaz de apareamiento de bases, es un
elemento importante de la presente invención. Dicho ácido nucleico
monocatenario también se puede proporcionar según el siguiente
principio. Es decir, se deja avanzar la síntesis de una cadena
complementaria basándose en un cebador que tiene la siguiente
estructura. 5'-[región X1 que hibrida con la región X1c situada en
el cebador]-[secuencia formadora de bucle lista para el
apareamiento de bases]-[región X1c]-[región que tiene una secuencia
complementaria de un
molde]-3'.The single stranded nucleic acid that is provided at its 3 'end with an F1 region capable of hybridizing with an F1c part in the same chain and that after hybridization of the F1 region with F1c in the same chain, is capable of forming a loop containing an F2c region capable of base pairing is an important element of the present invention. Said single stranded nucleic acid can also be provided according to the following principle. That is, the synthesis of a complementary chain is allowed to proceed based on a primer having the following structure. 5 '- [region X1 that hybridizes with the region X1c located in the primer] - [loop-forming sequence ready for base pairing] - [region X1c] - [region having a complementary sequence of a
mold] -3 '.
Como región que tiene una secuencia complementaria de un molde, se preparan dos secuencias de nucleótidos, es decir, una secuencia de nucleótidos (cebador FA) complementaria de F1 y una secuencia (cebador RA) complementaria de R1c. La secuencia de nucleótidos que constituye el ácido nucleico que se va a sintetizar contiene una secuencia de nucleótidos que se extiende desde la región F1 a la región R1c y una secuencia de nucleótidos que se extiende desde la región R1 que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria de esta secuencia de nucleótidos de la región F1c. X1c y X1 capaces de hibridar en el interior del cebador, pueden ser secuencias arbitrarias. Sin embargo, en una región entre los cebadores FA y RF, la secuencia de la región X1c/X1 preferiblemente se hace diferente.As a region that has a sequence complementary to a mold, two sequences of nucleotides, that is, a nucleotide sequence (FA primer) complementary to F1 and a sequence (primer RA) complementary to R1c. The nucleotide sequence that constitutes the nucleic acid to be synthesized contains a nucleotide sequence that is extends from region F1 to region R1c and a sequence of nucleotides that extends from the R1 region that has a complementary nucleotide sequence of this sequence of nucleotides of the F1c region. X1c and X1 capable of hybridizing in the inside the primer, they can be arbitrary sequences. Without However, in a region between the FA and RF primers, the sequence of the region X1c / X1 preferably becomes different.
Primero, se lleva a cabo la síntesis de una
cadena complementaria mediante el cebador FA a partir de la región
F1 en el ácido nucleico molde. Después, la región R1c en la cadena
complementaria sintetizada se prepara para el apareamiento de
bases, con la que hibrida el otro cebador para formar el origen de
la síntesis de la cadena complementaria. El extremo 3' de la cadena
complementaria sintetizada en esta etapa tiene una secuencia de
nucleótidos complementaria de la del cebador FA que constituye el
extremo 5' de la cadena inicialmente sintetizada, por lo que se ha
provisto en su extremo 3' de la región X1 que hibrida con la región
X1c en la misma cadena para formar un bucle. Así se proporciona
estructura del extremo 3' característica de acuerdo con la presente
invención, y la posterior reacción constituye el sistema de reacción
mostrado previamente como el modo más preferido. El oligonucleótido
que hibrida con la parte del bucle está provisto en su extremo 3' de
la región X2 complementaria de la región X2c situada en el bucle y
su extremo 5' de la región X1. En el sistema de reacción previo,
los cebadores FA y RA se usaron para sintetizar una cadena
complementaria del ácido nucleico molde, dando así una estructura
de bucle al extremo 3' del ácido nucleico. En este procedimiento, la
estructura terminal característica de la presente invención se
proporciona mediante cebadores cortos. Por otra parte, en este
modo, el conjunto de una secuencia de nucleótidos que constituye un
bucle se proporciona como cebador, y es necesaria la síntesis de
este cebador
más largo.First, the synthesis of a complementary chain is carried out by the FA primer from the F1 region in the template nucleic acid. Then, the R1c region in the synthesized complementary chain is prepared for base pairing, with which the other primer hybridizes to form the origin of the complementary chain synthesis. The 3 'end of the complementary chain synthesized at this stage has a nucleotide sequence complementary to that of the FA primer that constitutes the 5' end of the initially synthesized chain, whereby it is provided at its 3 'end of the region X1 which hybridizes with the X1c region in the same chain to form a loop. Thus, the characteristic 3 'end structure is provided in accordance with the present invention, and the subsequent reaction constitutes the reaction system shown previously as the most preferred mode. The oligonucleotide that hybridizes with the part of the loop is provided at its 3 'end of the region X2 complementary to the region X2c located in the loop and its 5' end of the region X1. In the pre-reaction system, the FA and RA primers were used to synthesize a complementary template of the template nucleic acid, thus giving a loop structure to the 3 'end of the nucleic acid. In this procedure, the characteristic terminal structure of the present invention is provided by short primers. On the other hand, in this way, the set of a nucleotide sequence constituting a loop is provided as a primer, and synthesis of this primer is necessary.
longer.
Si se usa una secuencia de nucleótidos que contiene regiones de reconocimiento de enzimas de restricción como cebador inverso, se puede constituir un modo diferente de acuerdo con la presente invención. La reacción con un cebador inverso que contiene una secuencia de reconocimiento de enzimas de restricción se describe específicamente con referencia a la Fig. 6. Cuando se ha completado la Fig. 6-(D), se genera una mella mediante una enzima de restricción correspondiente a un sitio de reconocimiento de enzimas de restricción en el cebador inverso. La reacción de tipo desplazamiento de cadena de la cadena complementaria que se sintetiza se inicia a partir de esta mella como el origen de la síntesis. Debido a que los cebadores inversos están situados en ambos extremos de un ácido nucleico bicatenario que constituye (D), la reacción de síntesis de la cadena complementaria también se inicia a partir de ambos extremos. Aunque se basa básicamente en el procedimiento de SDA descrito en la técnica anterior, la secuencia de nucleótidos que sirve como molde tiene una estructura que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente, de modo que se constituye el sistema de síntesis de ácido nucleico único de la presente invención. Debe diseñarse una parte que sirva como una cadena complementaria del cebador inverso para formar la mella para incorporar un derivado de dNTP de modo que se haga resistente a la nucleasa para prevenir la escisión de la cadena bicatenaria por la enzima de restricción.If a nucleotide sequence is used that contains restriction enzyme recognition regions such as reverse primer, can be constituted a different way according with the present invention. The reaction with a reverse primer that contains a restriction enzyme recognition sequence It is specifically described with reference to Fig. 6. When has completed Fig. 6- (D), a dent is generated by an enzyme of restriction corresponding to a recognition site of restriction enzymes in the reverse primer. Type reaction chain shift of the complementary chain that synthesized starts from this dent as the origin of the synthesis. Because the reverse primers are located in both ends of a double stranded nucleic acid constituting (D), the complementary chain synthesis reaction is also Start from both ends. Although it is basically based on the SDA procedure described in the prior art, the sequence of nucleotides that serves as a template has a structure that has alternately linked complementary nucleotide sequences, so that the nucleic acid synthesis system is constituted unique to the present invention. A part that serves should be designed as a complementary chain of the reverse primer to form the dent to incorporate a dNTP derivative so that it is done nuclease resistant to prevent chain cleavage double stranded by restriction enzyme.
También se puede insertar un promotor para la ARN polimerasa en el cebador inverso. La transcripción a partir de ambos extremos en la Fig. 6-(D) se realiza mediante una ARN polimerasa que reconoce este promotor en este caso demasiado similar al modo previo en el que se aplicaba el procedimiento de SDA.You can also insert a promoter for the RNA polymerase in the reverse primer. The transcript from Both ends in Fig. 6- (D) are performed using an RNA polymerase that recognizes this promoter in this case too similar to the previous way in which the procedure of SDA
El ácido nucleico sintetizado es una cadena monocatenaria, pero está compuesto de secuencias complementarias parciales, y por lo tanto la mayoría de estas secuencias están apareadas por bases. Mediante el uso de esta característica, se puede detectar el producto sintetizado. Llevando a cabo el procedimiento de síntesis de ácido nucleico de acuerdo con la presente invención, en presencia de un pigmento fluorescente como un intercalante específico de cadena bicatenaria tal como bromuro de etidio, verde I de SYBR o PicoGreen, se observa una densidad mayor de fluorescencia al aumentar el producto. Mediante su seguimiento, se puede trazar la reacción de síntesis en tiempo real en un sistema cerrado. También se ha considerado la aplicación de este tipo de sistema de detección al procedimiento de la PCR, pero se cree que hay muchos problemas porque la señal del producto no puede distinguirse de las señales de dímeros de cebadores etc. Sin embargo, cuando este sistema se aplica a esta invención, la posibilidad de apareamiento de bases inespecífico creciente es muy bajo, y por lo tanto se pueden esperar simultáneamente alta sensibilidad y ruido bajo. Al igual que el uso del intercalante específico de cadena bicatenaria, se puede usar la transferencia de energía de fluorescencia para un procedimiento de realizar un sistema de detección en un sistema uniforme.The synthesized nucleic acid is a chain single chain, but it is composed of complementary sequences partial, and therefore most of these sequences are paired by bases. By using this feature, you Can detect the synthesized product. Carrying out the nucleic acid synthesis procedure according to the present invention, in the presence of a fluorescent pigment as a double stranded chain specific intercalator such as bromide ethidium, SYBR green I or PicoGreen, a higher density is observed of fluorescence when increasing the product. By following it, the synthesis reaction can be plotted in real time in a system closed. The application of this has also been considered type of detection system to the PCR procedure, but it He thinks there are many problems because the product signal cannot distinguish itself from the signals of primer dimers etc. Without However, when this system is applied to this invention, the possibility of growing nonspecific base pairing is very low, and therefore can be expected simultaneously high Sensitivity and low noise. Like the use of the interleaver double stranded chain specific, the transfer of fluorescence energy for a procedure of performing a detection system in a uniform system.
El procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico está soportado por la ADN polimerasa que cataliza la reacción de tipo desplazamiento de cadena para la síntesis de la cadena complementaria. Durante la reacción descrita antes, también está incluida una etapa de reacción que no requiere necesariamente la polimerasa de tipo desplazamiento de cadena. Sin embargo, para simplificar en un reactivo constitucional y desde un punto de vista económico, se ventajoso usar un tipo de ADN polimerasa. De este tipo de ADN polimerasa se conocen las siguientes enzimas. Además, se pueden usar varios mutantes de estas enzimas en la presente invención, siempre que tengan tanto la actividad dependiente de la secuencia para la síntesis de la cadena complementaria como la actividad de desplazamiento de cadena. Los mutantes a los que se hace referencia en el presente documento, incluyen los que tienen solo una estructura que da lugar a la actividad catalítica requerida de la enzima, o aquellos con modificaciones de la actividad catalítica, estabilidad o termoestabilidad, por ejemplo, mutaciones en aminoácidos.The method of the invention of synthesis of nucleic acid is supported by DNA polymerase that catalyzes the chain shift type reaction for the synthesis of complementary chain During the reaction described above, also a reaction stage is included that does not necessarily require chain shift type polymerase. However, for simplify in a constitutional reagent and from a point of view economically, it is advantageous to use a type of DNA polymerase. Of this type The following enzymes are known from DNA polymerase. Also I know can use several mutants of these enzymes in the present invention, provided they have both the activity dependent on the sequence for the synthesis of the complementary chain such as the chain shift activity. The mutants that are referenced in this document, include those that have just a structure that gives rise to the required catalytic activity of the enzyme, or those with activity modifications catalytic, stability or thermostability, for example, mutations in amino acids
ADN polimerasa BstBst DNA polymerase
(exo-)ADN polimerasa Bca(exo-) Bca DNA polymerase
fragmento Klenow de la ADN polimerasa IKlenow fragment of DNA polymerase I
ADN polimerasa VentVent DNA polymerase
(exo-)ADN polimerasa Vent (ADN polimerasa Vent deficiente en actividad de exonucleasa)(exo-) Vent DNA polymerase (Vent DNA polymerase deficient in exonuclease activity)
ADN polimerasa Deep VentDeep Vent DNA polymerase
(exo-)ADN polimerasa Deep Vent (ADN polimerasa Deep Vent deficiente en actividad de exonuclasa)(exo-) Deep Vent DNA polymerase (DNA polymerase Deep Vent deficient in exonuclasa activity)
ADN polimerasa de fago \phi29Phage DNA polymerase \ ph29
ADN polimerasa de fago MS-2MS-2 phage DNA polymerase
ADN polimerasa de Z-Taq (Takara Shuzo Co., Ltd.)Z-Taq DNA polymerase (Takara Shuzo Co., Ltd.)
ADN polimerasa de KOD (Toyobo Co., Ltd.)KOD DNA polymerase (Toyobo Co., Ltd.)
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Entre estas enzimas, la ADN polimerasa Bst y la (exo-)ADN polimerasa Bca son enzimas particularmente convenientes porque tienen un cierto grado de termoestabilidad y alta actividad catalítica. La reacción de esta invención se puede llevar a cabo de forma isotérmica en una realización preferida, pero debido al ajuste de la temperatura de fusión (Tf) etc., no siempre es posible usar condiciones de temperatura deseadas para la estabilidad de la enzima. Por consiguiente, una de las condiciones deseadas es que la enzima sea termoestable. Aunque la reacción isotérmica es factible, se puede llevar a cabo la desnaturalización térmica para proporcionar el ácido nucleico como un primer molde, y con respecto a esto también, el uso de una enzima termoestable amplía la selección del protocolo de ensayo.Among these enzymes, Bst DNA polymerase and the (exo-) Bca DNA polymerase are particularly convenient enzymes because they have a certain degree of thermostability and high activity catalytic The reaction of this invention can be carried out in isothermal form in a preferred embodiment, but due to the adjustment of melting temperature (Tf) etc., it is not always possible to use desired temperature conditions for the stability of the enzyme. Therefore, one of the desired conditions is that the Enzyme is thermostable. Although the isothermal reaction is feasible, thermal denaturation can be carried out to provide the nucleic acid as a first template, and with respect to this also, the use of a thermostable enzyme extends the test protocol selection.
La (exo-)ADN polimerasa Vent es una enzima que tiene tanto actividad de desplazamiento de cadena como un grado alto de termoestabilidad. Se sabe que la reacción de síntesis de la cadena complementaria que implica el desplazamiento de la cadena por la ADN polimerasa, es promovida por la adición de una proteína de unión a una cadena (Paul M. Lizardi y col., Nature Genetics, 19, 225-232, Julio, 1998). Esta acción se aplica a la presente invención, y mediante la adición de la proteína de unión a una cadena, se puede esperar el efecto de promoción de la síntesis de la cadena complementaria. Por ejemplo, el gen 32 de T4 es eficaz como una proteína de unión de una cadena para la (exo-)ADN polimerasa Vent.Vent (exo-) DNA polymerase is an enzyme that has both chain displacement activity and a high degree of thermostability. It is known that the complementary chain synthesis reaction that involves the displacement of the chain by DNA polymerase, is promoted by the addition of a chain binding protein (Paul M. Lizardi et al., Nature Genetics , 19, 225-232, July, 1998). This action is applied to the present invention, and by adding the binding protein to a chain, the effect of promoting the synthesis of the complementary chain can be expected. For example, gene 32 of T4 is effective as a chain binding protein for Vent (exo-) DNA polymerase.
Para la ADN polimerasa que no tiene actividad de
exonucleasa 3'-5', hay un fenómeno conocido en el
que la síntesis de la cadena complementaria no para en el extremo
5' de un molde, dando como resultado la generación de un saliente
de una base. En la presente invención, este fenómeno no es preferido
porque cuando la síntesis de la cadena complementaria alcanza el
extremo, la secuencia del extremo 3' lleva al inicio de la siguiente
síntesis de la cadena complementaria. Sin embargo, puesto que hay
una alta probabilidad de que la ADN polimerasa añada una base
"A" al extremo 3', la secuencia se puede seleccionar de modo
que la síntesis a partir del extremo 3' empiece en "A", de
modo que no haya problema si la dATP añade una base adicional
erróneamente. Además, incluso si el extremo 3' sobresale durante la
síntesis de la cadena complementaria, se puede usar la actividad de
exonucleasa 3'\rightarrow5' para digerir el extremo saliente para
hacerlo un extremo romo. Por ejemplo, puesto que la ADN polimerasa
Vent natural tiene esta actividad,
esta enzima se puede usar
como una mezcla con la (exo-)ADN polimerasa Vent con el fin de
resolver este problema.For DNA polymerase that does not have 3'-5 'exonuclease activity, there is a known phenomenon in which the synthesis of the complementary chain does not stop at the 5' end of a template, resulting in the generation of a projection of a base. In the present invention, this phenomenon is not preferred because when the synthesis of the complementary chain reaches the end, the sequence of the 3 'end leads to the beginning of the next synthesis of the complementary chain. However, since there is a high probability that the DNA polymerase will add a base "A" to the 3 'end, the sequence can be selected so that the synthesis from the 3' end begins at "A", so that no problem if the dATP adds an additional base erroneously. In addition, even if the 3 'end protrudes during the synthesis of the complementary strand, the exonuclease 3'? 5 'activity can be used to digest the protruding end to make it a blunt end. For example, since natural Vent DNA polymerase has this activity,
This enzyme can be used as a mixture with Vent (exo-) DNA polymerase in order to solve this problem.
Los diferentes reactivos necesarios para el procedimiento de la invención de síntesis o amplificación de ácido nucleico, se pueden empaquetar previamente y proporcionar en forma de un kit. Específicamente, se proporciona un kit para la presente invención, que comprende diferentes tipos de oligonucleótidos necesarios como cebadores para la síntesis de la cadena complementaria y como cebadores exteriores para el desplazamiento, dNTP como sustrato para la síntesis de la cadena complementaria, una ADN polimerasa para llevar a cabo la síntesis de tipo desplazamiento de cadena de la cadena complementaria, un tampón que da las condiciones adecuadas para la reacción enzimática, y si es necesario, reactivos para la detección de los productos de la reacción de síntesis. En particular, la adición de reactivos es necesaria durante la reacción en un modo preferido de la presente invención, y por lo tanto los reactivos necesarios para una reacción se suministran después de añadirlos con pipeta en el recipiente de reacción, de modo que la reacción puede iniciarse por la adición de sólo una muestra. Mediante la constitución de un sistema en el que el producto de reacción se pueda detectar in situ en un recipiente de reacción usando una señal luminiscente o una señal fluorescente, no es necesario abrir y cerrar el recipiente después de la reacción. Esto es muy conveniente para prevenir la contaminación.The different reagents necessary for the process of the invention of nucleic acid synthesis or amplification can be pre-packaged and provided in the form of a kit. Specifically, a kit for the present invention is provided, comprising different types of oligonucleotides necessary as primers for the synthesis of the complementary chain and as external primers for displacement, dNTP as a substrate for the synthesis of the complementary chain, a DNA polymerase for Carry out the complementary chain shift type synthesis, a buffer that gives the appropriate conditions for the enzymatic reaction, and if necessary, reagents for the detection of the products of the synthesis reaction. In particular, the addition of reagents is necessary during the reaction in a preferred mode of the present invention, and therefore the reagents necessary for a reaction are supplied after pipetting into the reaction vessel, so that the reaction can Start by adding only one sample. By the constitution of a system in which the reaction product can be detected in situ in a reaction vessel using a luminescent signal or a fluorescent signal, it is not necessary to open and close the vessel after the reaction. This is very convenient to prevent contamination.
El ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria, sintetizado de acuerdo con la presente invención tiene, por ejemplo, la siguiente utilidad. La primera característica que se usa como una ventaja resulta de la estructura especial que tienen las secuencias complementarias en una molécula. Se puede esperar que dicha característica facilite la detección. Es decir, hay un sistema conocido para detectar ácido nucleico en el que su señal varía dependiendo del apareamiento de bases con una secuencia de nucleótidos complementaria. Por ejemplo, mediante la combinación con el procedimiento de usar un intercalante específico de cadena bicatenaria como detector como se ha descrito antes, se puede lograr un sistema de detección que hace uso completo de las características del producto sintético de la presente invención. Si el producto de la reacción de síntesis de la presente invención se desnaturaliza con calor una vez en dicho sistema de detección y se devuelve a la temperatura original, se produce la hibridación intramolecular con preferencia, permitiendo así que las secuencias complementarias produzcan el apareamiento de bases rápidamente. Si hay productos de reacción inespecíficos, no tienen secuencias complementarias en la molécula, de modo que después de separarlos por desnaturalización en 2 o más moléculas, no pueden volver inmediatamente a la cadena bicatenaria original. Al proporcionar la etapa de desnaturalización térmica antes de la detección, se pueden reducir los ruidos que acompañan a la reacción inespecífica. Si se usa la ADN polimerasa no resistente al calor, la etapa de desnaturalización térmica tiene el significado de terminación de la reacción, y por lo tanto es ventajoso para el control de la temperatura de reacción.The nucleic acid that has sequences of complementary nucleotides linked alternately in a chain single chain, synthesized according to the present invention It has, for example, the following utility. The first feature that is used as an advantage results from the structure special that have complementary sequences in a molecule. This feature can be expected to facilitate detection. Is that is, there is a known system to detect nucleic acid in the that its signal varies depending on the base pairing with a complementary nucleotide sequence. For example, by combination with the procedure of using a specific interleaver double-stranded chain as a detector as described above, it can achieve a detection system that makes full use of the Characteristics of the synthetic product of the present invention. Yes the product of the synthesis reaction of the present invention is denatures heat once in said detection system and returns to the original temperature, hybridization occurs intramolecular preferably, thus allowing the sequences complementary produce base pairing quickly. Yes there are nonspecific reaction products, they have no sequences complementary in the molecule, so that after separating them by denaturation in 2 or more molecules, they cannot return immediately to the original double-stranded chain. By providing the thermal denaturation stage before detection, can be reduce the noise that accompanies the nonspecific reaction. Whether uses non-heat resistant DNA polymerase, the stage of thermal denaturation has the meaning of termination of the reaction, and therefore it is advantageous to control the reaction temperature
La segunda característica es formar siempre un bucle capaz de apareamiento de bases. La estructura de un bucle capaz de apareamiento de bases se muestra en la Fig. 4. Como puede verse en la Fig. 4, el bucle está compuesto de la secuencia de nucleótidos F2c (X2c) que puede hibridar mediante el cebador y una secuencia de nucleótidos que intervienen entre F2c-F1c (X1c). La secuencia entre F2c-F1c (o entre X2c-X1c en una forma más universal) es una secuencia de nucleótidos derivada del molde. Por consiguiente, si una sonda que tiene una secuencia de nucleótidos complementaria hibrida con esta región, la detección específica de molde es factible. Además, esta región siempre está lista para el apareamiento de bases, y por lo tanto, no es necesaria la desnaturalización térmica antes de la hibridación. La secuencia de nucleótidos que constituye un bucle en el producto de reacción de amplificación en la presente invención, puede tener una longitud arbitraria. Por consiguiente, si se desea la hibridación con una sonda, se disponen separadamente una región que se va a hibridar con el cebador y una región que se va a hibridar con la sonda, para prevenir su competición, de modo que se pueden constituir condiciones de reacción ideales.The second characteristic is to always form a loop capable of base pairing. The structure of a loop capable of base pairing is shown in Fig. 4. How can see in Fig. 4, the loop is composed of the sequence of nucleotides F2c (X2c) that can hybridize using the primer and a nucleotide sequence that intervene between F2c-F1c (X1c). The sequence between F2c-F1c (or between X2c-X1c in a most universally) is a nucleotide sequence derived from mold. Therefore, if a probe that has a sequence of complementary nucleotides hybridize with this region, detection Specific mold is feasible. In addition, this region is always ready for base pairing, and therefore, is not necessary thermal denaturation before hybridization. Sequence of nucleotides that constitutes a loop in the reaction product amplification in the present invention, may have a length arbitrary Therefore, if hybridization with a probe, a region to be hybridized with the primer and a region to be hybridized with the probe, to prevent their competition, so that they can be constituted ideal reaction conditions.
De acuerdo con un modo preferido de la presente invención, en una sola cadena de ácido nucleico se da un gran número de bucles capaces de apareamiento de bases. Esto significa que un gran número de sondas pueden hibridar con una molécula de ácido nucleico para permitir la detección muy sensible. Por lo tanto se puede lograr no solo la mejora de la sensibilidad si no también un procedimiento de detección de ácido nucleico basado en un principio de reacción especial tal como la agregación. Por ejemplo, se añade una sonda inmovilizada sobre partículas finas tales como látex de poliestireno al producto de reacción de la presente invención, y se observa la agregación de partículas de látex a medida que avanza la hibridación del producto con la sonda. La observación altamente sensible y cuantitativa es factible por medición óptica de la concentración de la agregación. Debido a que también se puede observar la agregación a simple vista, también se puede constituir un sistema de reacción que no use un dispositivo de medición óptica.In accordance with a preferred mode of the present invention, in a single nucleic acid chain there is a large number of loops capable of base pairing. This means that a large number of probes can hybridize with a molecule of nucleic acid to allow very sensitive detection. Thus you can achieve not only the improvement of sensitivity but also a nucleic acid detection procedure based on a special reaction principle such as aggregation. For example, a probe immobilized on fine particles such as polystyrene latex to the reaction product herein invention, and the aggregation of latex particles to as the hybridization of the product with the probe progresses. The highly sensitive and quantitative observation is feasible by Optical measurement of aggregation concentration. Because you can also see the aggregation with the naked eye, you can also it may constitute a reaction system that does not use a device optical measurement
Además, el producto de reacción de la presente invención al permitir que se le unan muchos marcadores por molécula de ácido nucleico, permite la detección cromatográfica. En el campo del inmunoensayo, en la práctica se usa un procedimiento analítico (inmunocromatografía) que usa un medio cromatográfico que usa un marcador detectable visualmente. Este procedimiento se basa en el principio de que un analito está interpuesto entre un anticuerpo inmovilizado sobre un medio cromatográfico y un anticuerpo marcado, y el componente marcado sin reaccionar se separa por lavado. El producto de reacción de la presente invención hace que este principio sea aplicable al análisis de ácido nucleico. Es decir, se prepara una sonda marcada hacia la parte del bucle y se inmoviliza sobre un medio cromatográfico para preparar una sonda de captura para la captura, permitiendo de esta forma el análisis en el medio cromatográfico. Como sonda de captura se puede usar una secuencia complementaria de la parte del bucle. Puesto que el producto de reacción de la presente invención tiene un número grande de bucles, el producto se une a un gran número de sondas marcadas para dar una señal visualmente reconocible.In addition, the reaction product of the present invention by allowing many markers to be attached per molecule of nucleic acid, allows chromatographic detection. In the countryside of the immunoassay, in practice an analytical procedure is used (immunochromatography) using a chromatographic medium that uses a visually detectable marker. This procedure is based on the principle that an analyte is interposed between an antibody immobilized on a chromatographic medium and a labeled antibody, and the unreacted labeled component is washed off. He reaction product of the present invention makes this principle be applicable to nucleic acid analysis. I mean, I know prepares a marked probe towards the part of the loop and freezes on a chromatographic medium to prepare a capture probe for capture, thus allowing analysis in the middle chromatographic As a capture probe a sequence can be used complementary to the part of the loop. Since the product of reaction of the present invention has a large number of loops, the product joins a large number of probes marked to give a visually recognizable signal.
El producto de reacción de acuerdo con la presente invención que siempre da una región como un bucle capaz del apareamiento de bases, permite una amplia variedad de otros sistemas de detección. Por ejemplo, es factible un sistema de detección que use la resonancia de plasmón superficial usando una sonda inmovilizada para esta parte de bucle. Además, si una sonda para la parte del bucle está marcada con un intercalante específico de cadena bicatenaria, se puede llevar a cabo un análisis de fluorescencia más sensible. Alternativamente, también se puede usar positivamente la capacidad del ácido nucleico sintetizado por la presente invención, para formar un bucle capaz de apareamiento de bases en los lados tanto 3' como 5'. Por ejemplo, se diseña un bucle para que tenga una secuencia de nucleótidos común entre un tipo normal y un tipo anómalo, mientras que el otro bucle se diseña para generar una diferencia entre ellos. Se puede constituir un sistema analítico característico en el que se confirme la presencia de un gen mediante la sonda para la parte común, mientras que la presencia de una anomalía se confirma en la otra región. Debido a que la reacción de síntesis de ácido nucleico de acuerdo con la presente invención también puede transcurrir de forma isotérmica, una ventaja muy importante es que se puede realizar el análisis en tiempo real mediante un fotómetro fluorescente general. Hasta ahora se conocía la estructura de ácido nucleico que hibrida en la misma cadena. Si embargo, el ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria obtenido por la presente invención, es nuevo en cuanto que contiene un gran número de bucles capaces de apareamiento de bases con otros oligonucleótidos.The reaction product according to the present invention that always gives a region as a capable loop of base pairing, allows a wide variety of others detection systems For example, a system of detection using surface plasmon resonance using a immobilized probe for this part of the loop. Also, if a probe for the part of the loop is marked with a specific interleaver double-stranded chain, an analysis of more sensitive fluorescence. Alternatively, it can also be used positively the capacity of the nucleic acid synthesized by the present invention, to form a loop capable of pairing bases on the sides both 3 'and 5'. For example, a loop is designed so that it has a common nucleotide sequence between one type normal and an anomalous type, while the other loop is designed to generate a difference between them. A system can be constituted characteristic analytic in which the presence of a gene using the probe for the common part while the presence An anomaly is confirmed in the other region. Because the nucleic acid synthesis reaction according to the present invention can also run isothermally, an advantage very important is that you can perform the analysis in real time by means of a general fluorescent photometer. Until now it was known the nucleic acid structure that hybridizes in the same chain. Yes However, the nucleic acid that has nucleotide sequences complementary joined alternately in a single chain obtained by the present invention, is new in that it contains a large number of loops capable of base pairing with others oligonucleotides
Por otra parte, un gran número de bucles dados por el producto de reacción de acuerdo con la presente invención, se pueden usar como sondas. Por ejemplo, en un chip de ADN, las sondas deben acumularse con alta densidad en una zona limitada. Sin embargo, en la presente tecnología, el número de oligonucleótidos que se pueden inmovilizar en una determinada zona está limitado. Por lo tanto, mediante el uso del producto de reacción de la presente invención, se pueden inmovilizar un gran número de sondas capaces de hibridación, con una alta densidad. Es decir, el producto de reacción de acuerdo con la presente invención se puede inmovilizar en forma de sondas sobre un chip de ADN. Después de la amplificación, el producto de reacción se puede inmovilizar por cualquier técnica conocida en la materia, o el oligonucleótido inmovilizado se usa como el oligonucleótido en la reacción de amplificación de la presente invención, dando como resultado la generación del producto de reacción inmovilizado. Mediante el uso de la sonda así inmovilizada, se pueden hibridar un gran número de ADN de muestra en una zona limitada, y como resultado se pueden esperar señales altas.On the other hand, a large number of loops given for the reaction product according to the present invention, They can be used as probes. For example, on a DNA chip, the Probes should accumulate with high density in a limited area. Without However, in the present technology, the number of oligonucleotides that can be immobilized in a certain area is limited. Therefore, by using the reaction product of the present invention, a large number of probes can be immobilized capable of hybridization, with a high density. That is, the reaction product according to the present invention can be immobilize in the form of probes on a DNA chip. After the amplification, the reaction product can be immobilized by any technique known in the art, or the oligonucleotide immobilized is used as the oligonucleotide in the reaction of amplification of the present invention, resulting in the generation of the immobilized reaction product. Through the use of the probe so immobilized, a large number of Sample DNA in a limited area, and as a result you can Expect high signals.
la fig. 1 es una ilustración de una parte (1) a (4) del principio de reacción en un modo preferido de la presente invención;fig. 1 is an illustration of a part (1) a (4) of the reaction principle in a preferred mode of the present invention;
la fig. 2 es una ilustración de una parte (5) a (7) del principio de reacción en un modo preferido de la presente invención;fig. 2 is an illustration of a part (5) a (7) of the reaction principle in a preferred mode of the present invention;
la fig. 3 es una ilustración de una parte (8) a (10) del principio de reacción en un modo preferido de la presente invención;fig. 3 is an illustration of a part (8) a (10) of the reaction principle in a preferred mode of the present invention;
la fig. 4 es una ilustración de la estructura de un bucle formado por el ácido nucleico monocatenario de acuerdo con la presente invención;fig. 4 is an illustration of the structure of a loop formed by the single stranded nucleic acid according to the present invention;
la fig. 5 es una ilustración de una parte (A) a (B) en un modo básico de la presente invención;fig. 5 is an illustration of a part (A) to (B) in a basic mode of the present invention;
la fig. 6 es una ilustración de una parte (C) a (D) en un modo básico de la presente invención;fig. 6 is an illustration of a part (C) a (D) in a basic mode of the present invention;
la fig. 7 es un dibujo que muestra la relación de posiciones de cada secuencia de nucleótidos que constituyen un oligonucleótido en la secuencia de nucleótidos diana de M13mp18;fig. 7 is a drawing that shows the relationship of positions of each nucleotide sequence that constitute a oligonucleotide in the target nucleotide sequence of M13mp18;
la fig. 8 es una fotografía que muestra el resultado de la electroforesis en agarosa de un producto obtenido por el procedimiento de síntesis de ácido nucleico monocatenario con M13mp18 como molde de acuerdo con la presente invención.fig. 8 is a photograph that shows the result of agarose electrophoresis of a product obtained by the single-stranded nucleic acid synthesis procedure with M13mp18 as a mold according to the present invention.
- Calle 1:Street 1:
- marcador de tamaño XIVXIV size marker
- Calle 2:Street 2:
- ADNbc de M13mp19 1 fmolM13mp19 1 fmol cDNA
- Calle 3:Street 3:
- Sin dianaNo target
la fig. 9 es una fotografía que muestra el resultado de la electroforesis en gel de agarosa de un producto digerido por enzimas de restricción obtenido en el Ejemplo 1, por la reacción de síntesis de ácido nucleico de acuerdo con la presente invención.fig. 9 is a photograph that shows the result of agarose gel electrophoresis of a product digested by restriction enzymes obtained in Example 1, by nucleic acid synthesis reaction according to the present invention.
- Calle 1:Street 1:
- marcador de tamaño XIVXIV size marker
- Calle 2:Street 2:
- digestión con BamHI del producto purificadoBamHI digestion of the product purified
- Calle 3:Street 3:
- digestión con PvuII del producto purificadoproduct digestion with PvuII purified
- Calle 4:4th Street:
- digestión con HindIII del producto purificadodigestion with product HindIII purified
la fig. 10 es una fotografía que muestra el resultado de la electroforesis en gel de agarosa de un producto obtenido por el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico monocatenario, usando M13mp18 como molde en presencia de betaína. 0, 0,5, 1 y 2 indican la concentración (M) de la betaína añadida a la disolución de la reacción. N indica el control negativo, y -21 indica la concentración de 10^{-21} mol de ADN molde;fig. 10 is a photograph that shows the result of agarose gel electrophoresis of a product obtained by the process of the invention of acid synthesis single stranded nucleic, using M13mp18 as a template in the presence of betaine 0, 0.5, 1 and 2 indicate the concentration (M) of betaine added to the reaction solution. N indicates control negative, and -21 indicates the concentration of 10-21 mol of DNA mold;
la fig. 11 es un dibujo que muestra la relación de posiciones de cada secuencia de nucleótidos que constituyen un oligonucleótido en una secuencia de nucleótidos diana obtenida del VHB;fig. 11 is a drawing that shows the relationship of positions of each nucleotide sequence that constitute a oligonucleotide in a target nucleotide sequence obtained from HBV;
la fig. 12 es una fotografía que muestra el resultado de la electroforesis en gel de agarosa de un producto obtenido por el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico monocatenario, en el que se usó como molde VHB-M13mp18 integrado en M13mp18.fig. 12 is a photograph that shows the result of agarose gel electrophoresis of a product obtained by the process of the invention of acid synthesis single stranded nucleic, in which it was used as a template VHB-M13mp18 integrated in M13mp18.
- Calle 1:Street 1:
- marcador de tamaño XIVXIV size marker
- Calle 2:Street 2:
- ADNbc de VHB-M13mp19 1 fmolHBV-M13mp19 1 cDNA fmol
- Calle 3:Street 3:
- Sin dianaNo target
la fig. 13 es una fotografía que muestra el resultado de la electroforesis en gel de agarosa de un producto desnaturalizado con álcali obtenido por el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico monocatenariofig. 13 is a photograph showing the result of agarose gel electrophoresis of a product denatured with alkali obtained by the procedure of invention of single stranded nucleic acid synthesis
- Calle 1:Street 1:
- fragmento digerido con HindIII del fago lambdafragment digested with phage HindIII lambda
- Calle 2:Street 2:
- El producto de reacción del ejemplo 1The reaction product of example 1
- Calle 3:Street 3:
- El producto de reacción del ejemplo 3The reaction product of example 3
la fig. 14 es una fotografía que muestra el resultado de la electroforesis en gel de agarosa de un producto obtenido por el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico monocatenario, en el que se varió la concentración de M13mp18 como diana. Las fotografías superior e inferior muestran el resultado de la reacción para 1 y 3 horas respectivamentefig. 14 is a photograph showing the result of agarose gel electrophoresis of a product obtained by the process of the invention of acid synthesis single-stranded nucleic, in which the concentration of M13mp18 as target. The upper and lower photographs show the reaction result for 1 and 3 hours respectively
- Calle 1:Street 1:
- ADNbc de M13mp18 1x10^{-15} mol/tuboM13mp18 1x10 -15 mol / tube cDNA
- Calle 2:Street 2:
- ADNbc de M13mp18 1x10^{-16} mol/tuboM13mp18 1x10 -16 mol / tube cDNA
- Calle 3:Street 3:
- ADNbc de M13mp18 1x10^{-17} mol/tuboM13mp18 1x10 17 mol / tube cDNA
- Calle 4:4th Street:
- ADNbc de M13mp18 1x10^{-18} mol/tuboM13mp18 1x10 18 mol / tube cDNA
- Calle 5:Street 5:
- ADNbc de M13mp18 1x10^{-19} mol/tuboM13mp18 1x10 -19 mol / tube cDNA
- Calle 6:6th Street:
- ADNbc de M13mp18 1x10^{-20} mol/tuboM13mp18 1x1020 mol / tube cDNA
- Calle 7:7th Street:
- ADNbc de M13mp18 1x10^{-21} mol/tuboM13mp18 1x10-21 mol / tube cDNA
- Calle 8:Street 8:
- ADNbc de M13mp18 1x10^{-22} mol/tuboM13mp18 1x10-22 mol / tube cDNA
- Calle 9:9th Street:
- sin dianano target
- Calle 10:10th Street:
- marcador de tamaño XIVXIV size marker
la fig. 15 es un dibujo que muestra la posición de una mutación y la relación de posiciones de cada región respecto a una secuencia (diana) de nucleótidos diana. La guanina subrayada se sustituye por adenina en el mutante;fig. 15 is a drawing that shows the position of a mutation and the relationship of positions in each region with respect to to a sequence (target) of target nucleotides. The underlined guanine it is replaced by adenine in the mutant;
la fig. 16 es una fotografía que muestra el resultado de la electroforesis en gel de agarosa de un producto de acuerdo con la reacción de amplificación de la presente invención,fig. 16 is a photograph showing the result of agarose gel electrophoresis of a product of according to the amplification reaction of the present invention,
- M:M:
- escala de 100 pb (New England Biolabs)100 bp scale (New England Biolabs)
- N:N:
- sin molde (agua purificada)without mold (purified water)
- WT:WT:
- molde de M13mp18 salvaje 1 fmolM13mp18 wild mold 1 fmol
- MT:MT:
- molde de M13mp18 mutante 1 fmolM13mp18 mutant mold 1 fmol
la fig. 17 es un dibujo que muestra la relación de posiciones de cada secuencia de nucleótidos que constituyen un oligonucleótido en una secuencia de nucleótidos que codifica el ARNm diana;fig. 17 is a drawing that shows the relationship of positions of each nucleotide sequence that constitute a oligonucleotide in a nucleotide sequence encoding mRNA Diana;
la fig. 18 es una fotografía que muestra el resultado de la electroforesis en gel de agarosa de un producto obtenido por el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico monocatenario usando ARNm como una diana.fig. 18 is a photograph showing the result of agarose gel electrophoresis of a product obtained by the process of the invention of acid synthesis single stranded nucleic using mRNA as a target.
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Se intentó el procedimiento de síntesis de ácido nucleico que tiene cadenas complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria de acuerdo con la presente invención, usando M13mp18 como molde. En este experimento se usaron 4 clases de cebadores, es decir, M13FA, M13RA, M13F3 y M13R3. M13F3 y M13R3 eran el primer y segundo cebadores exteriores para el desplazamiento del primer y segundo ácido nucleico obtenidos respectivamente con el primer oligonucleótido M13FA y el segundo oligonucleótido M13RA como origen de la síntesis. Debido a que los cebadores exteriores son cebadores que sirven como el origen de la síntesis de la cadena complementaria después de la síntesis con M13FA (o M13RA), estos se diseñaron para que hibridaran con una región contigua a M13FA (o M13RA) usando el fenómeno del apilamiento contiguo. Además, las concentraciones de estos cebadores se fijaron altas, de modo que se producía con preferencia la hibridación de M13FA (o M13RA).The acid synthesis procedure was attempted nucleic that has alternately linked complementary chains in a single chain chain according to the present invention, using M13mp18 as a mold. In this experiment 4 classes were used of primers, that is, M13FA, M13RA, M13F3 and M13R3. M13F3 and M13R3 they were the first and second outer primers for the displacement of the first and second nucleic acid obtained respectively with the first M13FA oligonucleotide and the second M13RA oligonucleotide as the origin of the synthesis. Because the outer primers are primers that serve as the origin of the synthesis of the complementary chain after synthesis with M13FA (or M13RA), these were designed to hybridize with a region adjacent to M13FA (or M13RA) using the phenomenon of adjoining stacking. In addition, the concentrations of these primers highs were set, so that the hybridization of M13FA (or M13RA).
La secuencia de nucleótidos que constituye cada cebador es como se muestra en la lista de secuencias. Las características estructurales de los cebadores se resumen a continuación. Además, la relación de las posiciones de cada región respecto a la secuencia (diana) de nucleótidos diana se muestra en la fig. 7.The nucleotide sequence that constitutes each primer is as shown in the sequence list. The structural characteristics of the primers are summarized to continuation. In addition, the relationship of the positions of each region regarding the sequence (target) of target nucleotides is shown in fig. 7.
Cebador: región en el lado 5'/región en el lado 3'Primer: region on the 5 'side / region on the side 3'
M13FA: La misma que la región F1c en la cadena complementaria sintetizada por M13FA/complementario de la región F2c en M13mp18M13FA: The same as the F1c region in the chain complementary synthesized by M13FA / complementary to the F2c region in M13mp18
M13RA: La misma que la región R1c en la cadena complementaria sintetizada por M13RA/complementaria de la región R2c en la cadena complementaria sintetizada por M13FAM13RA: The same as the R1c region in the chain complementary synthesized by M13RA / complementary to the R2c region in the complementary chain synthesized by M13FA
M13F3: Complementaria de F3c contigua al lado 3' de la región F2c en M13mp18M13F3: Complementary F3c contiguous to the 3 'side of the F2c region in M13mp18
M13R3; Complementaria de R3c contigua al lado 3' de la región F2c en la cadena complementaria sintetizada por M13FAM13R3; Supplementary R3c contiguous to the 3 'side of the F2c region in the complementary chain synthesized by M13FA
Mediante dichos cebadores, se sintetiza el ácido nucleico en el que una región que se extiende desde F1c a R1c en M13mp18, y su secuencia de nucleótidos complementaria, están alternativamente unidas mediante una secuencia formadora de bucle que contiene F2c en una cadena monocatenaria. La composición de una disolución de reacción por el procedimiento de síntesis de ácido nucleico mediante estos cebadores de acuerdo con la invención, se muestra a continuación.Through said primers, the acid is synthesized nucleic in which a region that extends from F1c to R1c in M13mp18, and its complementary nucleotide sequence, are alternatively linked by a loop forming sequence which contains F2c in a single chain. The composition of a reaction solution by the acid synthesis procedure nucleic by these primers according to the invention, show below.
Composición de la disolución de la reacción (en 25 \mul)Composition of the reaction solution (in 25 \ mul)
Tris-HCl 20 mM pH 8,820 mM Tris-HCl pH 8.8
KCl 10 mM10 mM KCl
(NH_{4})_{2}SO_{4} 10 mM(10 mM NH 4) 2 SO 4
MgSO_{4} 6 mM6 mM MgSO 4
Triton X-100 al 0,1%0.1% Triton X-100
dimetilsulfóxido (DMSO) al 5%5% dimethylsulfoxide (DMSO)
dNTP 0,4 mM0.4 mM dNTP
Cebadores:Primers:
M13FA/ID SEC Nº: 1 800 nMM13FA / SEQ ID NO: 1 800 nM
M13RA/ID SEC Nº: 2 800 nMM13RA / SEQ ID NO: 2 800 nM
M13F3/ID SEC Nº: 3 200 nMM13F3 / SEQ ID NO: 3 200 nM
M13R3/ID SEC Nº: 4 200 nMM13R3 / SEQ ID NO: 4 200 nM
Diana: ADNbc de M13mp18/ID SEC Nº: 5Diana: M13mp18 cDNA / SEQ ID NO: 5
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Reacción: La disolución de la reacción anterior se calentó a 95ºC durante 5 minutos, y la diana se desnaturalizó en una cadena monocatenaria. La disolución de la reacción se transfirió a agua helada, y se le añadieron 4 U de ADN polimerasa Bst (New England Biolabs) y la mezcla se hizo reaccionar a 65ºC durante 1 h. Después de reacción, la reacción se terminó a 80ºC durante 10 minutos y se transfirió otra vez a agua helada.Reaction: The dissolution of the previous reaction it was heated at 95 ° C for 5 minutes, and the target was denatured in a single chain chain. The reaction solution was transferred to ice water, and 4 U of Bst DNA polymerase (New England Biolabs) and the mixture was reacted at 65 ° C for 1 h. After reaction, the reaction was terminated at 80 ° C for 10 minutes and transferred again to ice water.
Confirmación de la reacción: se añadió 1 \mul de tampón de carga a 5 \mul de la disolución de la reacción anterior, y la muestra se sometió a electroforesis durante 1 hora a 80 mV en gel de agarosa al 2% (TBE al 0,5%). Como marcador de peso molecular se usó XIV (escala de 100 pb, Boehringer Mannheim). El gel después de electroforesis se tiñó con verde I de SYBR (Molecular Probes, Inc.) para confirmar el ácido nucleico. Los resultados se muestran en la Fig. 8. Las respectivas calles corresponden a las siguientes muestras.Reaction confirmation: 1 µl was added loading buffer at 5 µl of the reaction solution above, and the sample underwent electrophoresis for 1 hour at 80 mV in 2% agarose gel (0.5% TBE). As a weight marker Molecular XIV (100 bp scale, Boehringer Mannheim) was used. The gel after electrophoresis it was stained with SYBR green I (Molecular Probes, Inc.) to confirm nucleic acid. The results are shown in Fig. 8. The respective streets correspond to the following samples.
1. marcador de tamaño XIV1. XIV size marker
2. ADNbc de M13mp18 1 fmol2. M13mp18 1 fmol cDNA
3. sin diana.3. without target.
En la calle 3, no se confirmó banda excepto que
se tiñeron los cebadores sin reaccionar. En la calle 2 en presencia
de la diana, los productos se confirmaron como una escala de bandas
de bajo peso molecular, como tinción difuminada a alto peso
molecular y como una banda que apenas experimenta electroforesis en
el gel. Entre las bandas de bajo peso molecular, las bandas en la
proximidad de 290 pb y 450 pb están de acuerdo con los productos
calculados en la reacción sintética de esta invención, es decir,
cadenas bicatenarias de los ID SEC Nº: 11 y 12 (correspondientes a
cadenas bicatenarias formadas como se muestra en las Figs. 2-(7) y
2-(10)) y una cadena monocatenaria de ID SEC Nº:13 (correspondiente
a la cadena monocatenaria larga en la Fig. 3-(9)), y de esta forma
se confirmó que la reacción transcurría como se esperaba. Se pensó
que los resultados de la electroforesis del patrón difuminado de
alto peso molecular y la banda que no experimentó electroforesis se
habían obtenido porque esta reacción era básicamente una reacción
continua que permitía pesos moleculares variables en el producto de
reacción y además porque el producto tiene una estructura complicada
que tienen una cadena parcialmente monocatenaria y un
complejo
bicatenario.On lane 3, no band was confirmed except that the unreacted primers were stained. In lane 2 in the presence of the target, the products were confirmed as a low molecular weight band scale, as a dyed stain at high molecular weight and as a band that hardly experiences electrophoresis in the gel. Among the low molecular weight bands, the bands in the vicinity of 290 bp and 450 bp are in accordance with the products calculated in the synthetic reaction of this invention, that is, double stranded chains of SEQ ID NOS: 11 and 12 (corresponding to double stranded chains formed as shown in Figs. 2- (7) and 2- (10)) and a single stranded chain of SEQ ID NO: 13 (corresponding to the long single stranded chain in Fig. 3- (9)) , and in this way it was confirmed that the reaction proceeded as expected. It was thought that the electrophoresis results of the high molecular weight blur pattern and the band that did not undergo electrophoresis had been obtained because this reaction was basically a continuous reaction that allowed variable molecular weights in the reaction product and also because the product has a complicated structure that have a partially single chain chain and a complex
double-stranded
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Con el propósito de clarificar la estructura del ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria, obtenido en el Ejemplo 1, se llevó a cabo la digestión de los productos con enzimas de restricción. Si los fragmentos son generados teóricamente por su digestión con enzimas de restricción y simultáneamente desaparecen el patrón difuminado de alto peso molecular y la banda que no experimenta electroforesis como se observa en el Ejemplo 1, entonces se puede pensar que ninguno de estos productos son el ácido nucleico que tiene secuencias complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria sintetizado de acuerdo con la presente invención.In order to clarify the structure of the nucleic acid that has complementary nucleotide sequences joined together in a single chain chain, obtained in the Example 1, the digestion of the products was carried out with restriction enzymes. If the fragments are theoretically generated for its digestion with restriction enzymes and simultaneously the high molecular weight blur pattern and the band disappear that does not experience electrophoresis as seen in Example 1, then you can think that none of these products are the nucleic acid that has complementary complementary sequences alternatively in a single stranded chain synthesized according with the present invention.
Las disoluciones de reacción (200 \mul) de 8 tubos en el Ejemplo 1 se agruparon y se purificaron por tratamiento con fenol y precipitación con etanol. Los precipitados resultantes se recuperaron y se volvieron a disolver en 200 \mul de tampón TE, y se hicieron digerir 10 \mul de parte alícuota a 37ºC durante 2 horas con las enzimas de restricción BamHI, PvuII y HindIII, respectivamente. El producto digerido se sometió a electroforesis durante 1 hora a 80 mV en gel de agarosa al 2% (TBE al 0,5%). Como marcador molecular se usó Super Ladder-Low (escala de 100 pb) (Gensura Laboratories, Inc.). Después de la electroforesis el gel se tiñó con verde I de SYBR (Molecular Probes, Inc.) para confirmar el ácido nucleico. Los resultados se muestran en la Fig. 9. Las calles respectivas corresponden a las siguientes muestras.Reaction solutions (200 µl) of 8 tubes in Example 1 were pooled and purified by treatment with phenol and precipitation with ethanol. The resulting precipitates recovered and re-dissolved in 200 µl of buffer TE, and 10 µl of aliquot was digested at 37 ° C for 2 hours with the restriction enzymes BamHI, PvuII and HindIII, respectively. The digested product was subjected to electrophoresis for 1 hour at 80 mV in 2% agarose gel (0.5% TBE). How molecular marker Super Ladder-Low was used (scale 100 bp) (Gensura Laboratories, Inc.). After the electrophoresis the gel was stained with SYBR green I (Molecular Probes, Inc.) to confirm nucleic acid. The results are shown in Fig. 9. The respective streets correspond to the following samples.
1. marcador de tamaño XIV1. XIV size marker
2. digestión con BamHI del producto purificado2. BamHI digestion of the product purified
3. digestión con PvuII del producto purificado3. PvuII digestion of the product purified
4. digestión con HindIII del producto purificado4. Digestion with HindIII of the product purified
Se cree que las secuencias de nucleótidos que constituyen los productos de amplificación relativamente cortos son las de los ID SEC Nº: 13, 14, 15 y 16. A partir de estas secuencias de nucleótidos, el tamaño calculado de cada fragmento digerido con las enzimas de restricción es como se muestra en la Tabla 1. "L" en la tabla indica que su posición en la electroforesis no está establecida porque L es un fragmento que contiene un bucle (cadena monocatenaria).It is believed that the nucleotide sequences that constitute the relatively short amplification products are those of SEQ ID NOS: 13, 14, 15 and 16. From these sequences of nucleotides, the calculated size of each fragment digested with Restriction enzymes is as shown in Table 1. "L" in the table indicates that its position in electrophoresis does not is set because L is a fragment that contains a loop (single chain chain).
Debido a que casi todas las bandas antes de la digestión se cambiaron a bandas estimadas, se confirmó que los productos de reacción objetivos se habían amplificado. Además, también se mostró que no había o había menos productos inespecíficos.Because almost all bands before the digestion was changed to estimated bands, it was confirmed that Target reaction products had been amplified. Further, it was also shown that there were no or less products nonspecific
Se llevó a cabo un experimento para examinar el efecto de la betaína (N,N,N-trimetilglicina, Sigma) añadida a la disolución de la reacción de amplificación del ácido nucleico. La síntesis del ácido nucleico que tiene cadenas complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria de acuerdo con la invención se llevó a cabo usando M13mp18 como molde de forma similar al Ejemplo 1, en presencia de betaína en diferentes concentraciones. Los cebadores usados en el experimento eran idénticos a los usados en el Ejemplo 1. La cantidad de ADN molde era 10^{-21} mol (M13mp18) y se usó agua como control negativo. La betaína se añadió en concentraciones de 0, 0,5, 1 y 2 M a la disolución de la reacción. La composición de la disolución de la reacción se muestra a continuación.An experiment was conducted to examine the betaine effect (N, N, N-trimethylglycine, Sigma) added to the acid amplification reaction solution nucleic. The synthesis of nucleic acid that has chains complementary joined alternately in a single chain according to the invention it was carried out using M13mp18 as mold similar to Example 1, in the presence of betaine in Different concentrations The primers used in the experiment were identical to those used in Example 1. The amount of DNA mold was 10-21 mol (M13mp18) and water was used as a control negative. Betaine was added in concentrations of 0, 0.5, 1 and 2 M to the reaction solution. The composition of the solution of The reaction is shown below.
Composición de la disolución de la reacción (en 25 \mul)Composition of the reaction solution (in 25 \ mul)
Tris-HCl 20 mM pH 8,820 mM Tris-HCl pH 8.8
MgSO_{4} 4 mM4 mM MgSO 4
dNTP 0,4 mM0.4 mM dNTP
KCl 10 mM10 mM KCl
(NH_{4})_{2}SO_{4} 10 mM(10 mM NH 4) 2 SO 4
Triton X-100 al 0,1%0.1% Triton X-100
Cebadores:Primers:
M13FA/ID SEC Nº: 1 800 nMM13FA / SEQ ID NO: 1 800 nM
M13RA/ID SEC Nº: 2 800 nMM13RA / SEQ ID NO: 2 800 nM
M13F3/ID SEC Nº: 3 200 nMM13F3 / SEQ ID NO: 3 200 nM
M13R3/ID SEC Nº: 4 200 nMM13R3 / SEQ ID NO: 4 200 nM
Diana: ADNbc de M13mp18/ID SEC Nº: 5Diana: M13mp18 cDNA / SEQ ID NO: 5
La polimerasa, las condiciones de reacción y las condiciones para la electroforesis eran idénticas a las descritas en el Ejemplo 1.Polymerase, reaction conditions and conditions for electrophoresis were identical to those described in Example 1
Los resultados se muestran en la Fig. 10. En la reacción en presencia de betaína en concentraciones de 0,5 ó 1,0 M, aumentó la cantidad de producto de amplificación. Además, si su concentración aumentaba a 2,0 M, no se observaba amplificación. Por lo tanto, se mostró que la reacción de amplificación era promovida en presencia de betaína con una concentración adecuada. Se cree que la razón de que la cantidad de producto de amplificación disminuyera cuando la concentración de betaína era 2 M era que la Tf disminuía demasiado.The results are shown in Fig. 10. In the reaction in the presence of betaine in concentrations of 0.5 or 1.0 M, The amount of amplification product increased. Also, if your concentration increased to 2.0 M, no amplification was observed. By therefore, it was shown that the amplification reaction was promoted in the presence of betaine with an appropriate concentration. It is believed that the reason that the amount of amplification product decrease when the concentration of betaine was 2 M was that the Tf It decreased too much.
Se intentó el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico en el que se usó como molde ADNbc de M13mp18 que tenía una secuencia parcial del gen del VHB integrada en el mismo. En el experimento se usaron 4 clases de cebadores HB65FA (ID SEC Nº: 6), HB65RA (ID SEC Nº: 7), HBF3 (ID SEC Nº: 8) y HBR3 (ID SEC Nº: 9). HBF3 y HBR3 eran cebadores exteriores para el desplazamiento del primer ácido nucleico obtenido respectivamente con HB65FA y BB65RA como el origen de la síntesis. Debido a que los cebadores exteriores son cebadores que sirven como el origen de la síntesis de la cadena complementaria después de la síntesis con HB65FA (o HB65RA), estos se diseñaron para hibridar con una región contigua a HB65FA (o HB65RA), usando el fenómeno del apilamiento contiguo. Además, las concentraciones de estos cebadores se fijaron altas de modo que ocurría de forma preferente la hibridación con HB65FA (o HB65RA). La secuencia diana (430 bp) en este ejemplo, obtenida del VHB integrada en M13mp18, se muestra en el ID SEC Nº: 10.The process of the invention of nucleic acid synthesis in which cDNA of M13mp18 that had a partial sequence of the HBV gene integrated into the same. In the experiment, 4 classes of HB65FA primers were used (SEQ ID NO: 6), HB65RA (SEQ ID NO: 7), HBF3 (SEQ ID NO: 8) and HBR3 (SEQ ID NO: 9). HBF3 and HBR3 were external primers for the displacement of the first nucleic acid obtained respectively with HB65FA and BB65RA as the origin of the synthesis. Because the outer primers are primers that serve as the origin of the synthesis of the complementary chain after synthesis with HB65FA (or HB65RA), these were designed to hybridize with a region next to HB65FA (or HB65RA), using the stacking phenomenon adjacent. In addition, the concentrations of these primers were fixed. high so that hybridization preferentially occurred with HB65FA (or HB65RA). The target sequence (430 bp) in this example, obtained from the HBV integrated in M13mp18, is shown in SEQ ID NO: 10.
La secuencia de nucleótidos que constituye cada cebador se muestra en la lista de secuencias. Las características estructurales de cada cebador se resumen a continuación. Además, la relación de posiciones de cada región respecto a la secuencia (diana) de nucleótidos diana, se muestra en la Fig. 11.The nucleotide sequence that constitutes each primer is shown in the sequence list. The characteristics Structural of each primer are summarized below. Besides, the relationship of positions of each region with respect to the sequence (target) of target nucleotides, is shown in Fig. 11.
Cebador: región en el lado 5'/región en el lado 3'Primer: region on the 5 'side / region on the side 3'
HB65FA: La misma que la región F1c en la cadena complementaria sintetizada por HB65FA/complementaria de la región F2c en HBV-M13mp18HB65FA: The same as the F1c region in the chain complementary synthesized by HB65FA / complementary to the region F2c in HBV-M13mp18
HB65RA: La misma que la región R1c en la cadena complementaria sintetizada por HB65RA/complementaria de la región R2c en la cadena complementaria sintetizada por HB65FAHB65RA: The same as the R1c region in the chain complementary synthesized by HB65RA / complementary to the region R2c in the complementary chain synthesized by HB65FA
HBF3: Complementaria de F3c contigua al lado 3' de la región F2c en HBV-M13mp18HBF3: Complementary F3c contiguous to the 3 'side of the F2c region in HBV-M13mp18
HBR3; Complementaria de R3c contigua al lado 3' de la región F2c en la cadena complementaria sintetizada por HB65FAHBR3; Supplementary R3c contiguous to the 3 'side of the F2c region in the complementary chain synthesized by HB65FA
Mediante dichos cebadores, se sintetiza el ácido nucleico en el que una región que se extiende desde F1c a R1c en M13mp18 (HBV-M13mp18) que tiene una secuencia parcial del gen del VHB integrada en la misma, y su secuencia de nucleótidos complementaria, están alternativamente unidas mediante una secuencia formadora de bucle que contiene F2c en una cadena monocatenaria. La reacción se llevó a cabo en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se usaron los cebadores descritos antes, y la disolución de la reacción se analizó por electroforesis en agarosa. Los resultados se muestran en la Fig. 12. Las respectivas calles corresponden a las siguientes muestras.Through said primers, the acid is synthesized nucleic in which a region that extends from F1c to R1c in M13mp18 (HBV-M13mp18) that has a sequence partial of the HBV gene integrated into it, and its sequence of complementary nucleotides, are alternately linked by a loop-forming sequence that contains F2c in a string single chain. The reaction was carried out under the same conditions. than in Example 1, except that the primers described were used before, and the reaction solution was analyzed by electrophoresis in agarose. The results are shown in Fig. 12. The respective streets correspond to the following samples.
1. marcador de tamaño XIV1. XIV size marker
2. ADNbc de VHB-M13mp18 1 fmol2. HBV-M13mp18 cDNA 1 fmol
3. Sin diana3. Without target
De forma similar al Ejemplo 1, los productos se confirmaron solo en presencia de la diana como una escala de bandas de bajo peso molecular, como una tinción difusa de alto peso molecular y como una banda que casi no experimenta electroforesis en el gel (calle 2). Entre las bandas de bajo peso molecular, las bandas en la proximidad de 310 pb y 480 pb están de acuerdo con los productos calculados en la reacción sintética de esta invención, es decir, cadenas bicatenarias de los ID SEC Nº: 17 y 18 y por lo tanto se confirmó que la reacción transcurría como se esperaba. Como se describe en los resultados en el ejemplo 1, se pensó que los resultados de la electroforesis del patrón difuminado de alto peso molecular y la banda que no experimentó electroforesis se produjeron por la estructura del producto sintético característico de la presente invención. A partir de este experimento, se confirmó que la presente invención puede llevarse a la práctica incluso si se usa una secuencia (diana) diferente para la amplificación.Similar to Example 1, the products are confirmed only in the presence of the target as a band scale low molecular weight, such as diffuse high weight staining molecular and as a band that hardly experiences electrophoresis in the gel (lane 2). Among the low molecular weight bands, the bands in the vicinity of 310 bp and 480 bp agree with the products calculated in the synthetic reaction of this invention, is that is, double stranded chains of SEQ ID NOS: 17 and 18 and therefore It was confirmed that the reaction proceeded as expected. How I know described in the results in example 1, it was thought that electrophoresis results of the heavyweight blur pattern molecular and the band that did not undergo electrophoresis produced by the structure of the characteristic synthetic product of the present invention. From this experiment, it was confirmed that the present invention can be practiced even if use a different sequence (target) for amplification.
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Para confirmar la estructura del ácido nucleico sintetizado de acuerdo con la presente invención, se analizó su longitud por electroforesis en condiciones de desnaturalización alcalinas. Se añadió 1 \mul de tampón de carga alcalino a 5 \mul de cada disolución de reacción en presencia de la diana en el Ejemplo 1 ó 4, y se sometieron a electroforesis a 50 mA en gel de agarosa al 0,7% (NaOH 50 mM, EDTA 1 mM) durante 14 horas. Como marcador de tamaño de peso molecular, se usaron fragmentos del fago lambda digeridos por HindIII. El gel después de la electroforesis se neutralizó con Tris 1 M, pH 8, y se tiñó con verde I de SYBR (Molecular Probes, Inc.) para confirmar el ácido nucleico. Los resultados se muestran en la Fig. 13. Las calles respectivas corresponden a las siguientes muestras.To confirm the structure of the nucleic acid synthesized according to the present invention, its length by electrophoresis under denaturing conditions alkaline 1 µl of alkaline loading buffer was added to 5 µl of each reaction solution in the presence of the target in the Example 1 or 4, and subjected to electrophoresis at 50 mA in gel 0.7% agarose (50 mM NaOH, 1 mM EDTA) for 14 hours. How molecular weight size marker, phage fragments were used lambda digested by HindIII. The gel after electrophoresis was neutralized with 1M Tris, pH 8, and stained with SYBR green I (Molecular Probes, Inc.) to confirm nucleic acid. The results are shown in Fig. 13. The respective streets They correspond to the following samples.
1. Fragmentos del fago lambda digeridos por HindIII1. Lambda phage fragments digested by HindIII
2. El producto de reacción del Ejemplo 12. The reaction product of Example 1
3. El producto de reacción del Ejemplo 43. The reaction product of Example 4
Cuando el producto de reacción se sometió a electroforesis en condiciones de desnaturalización alcalinas, se pudo confirmar su tamaño en un estado monocatenario. Se confirmó que los tamaños de los productos principales tanto en el Ejemplo 1 (calle 2) como en el Ejemplo 4 (calle 3) estaban en los 2 kbases. Además, se puso de manifiesto que el producto se había extendido para tener un tamaño de al menos 6 kbases o más dentro del intervalo capaz de confirmación por este análisis. Además, se confirmó otra vez que las bandas que no experimentaban electroforesis en condiciones de no desnaturalización en los Ejemplo 1 y 4, se separaban en un estado desnaturalizado en cadenas monocatenarias individuales de tamaño menor.When the reaction product was subjected to electrophoresis under alkaline denaturation conditions, it was able to confirm its size in a single-chain state. It was confirmed that The sizes of the main products in both Example 1 (street 2) as in Example 4 (street 3) were in the 2 kbases. In addition, it was revealed that the product had spread to have a size of at least 6 kbases or more within the range Able to confirm by this analysis. In addition, another was confirmed time the bands that did not experience electrophoresis in non-denaturing conditions in Examples 1 and 4, are separated in a denatured state in single chain chains Individuals of smaller size.
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Se observó la influencia de una concentración variable de una diana en el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico. El procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico se llevó a cabo en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que la cantidad de ADNbc de M13mp18 como diana era de 0 a 1 fmol y el tiempo de reacción era 1 hora o 3 horas. De forma similar al Ejemplo 1, la muestra se sometió a electroforesis en gel de agarosa al 2% (TBE al 0,5%) y se tiñó con verde I de SYBR (Molecular Probes, Inc.) para confirmar el ácido nucleico. Como marcador de peso molecular, se usó XIV (escala de 100 pb, Boehringer Mannheim). Los resultados se muestran en la Fig. 14 (superior: 1 hora de reacción, inferior: 3 horas de reacción). Las respectivas calles corresponden a las siguientes muestras:The influence of a concentration was observed variable of a target in the process of the invention of nucleic acid synthesis The process of the invention of nucleic acid synthesis was carried out therein conditions as in Example 1, except that the amount of cDNA of M13mp18 as target was 0 to 1 fmol and the reaction time was 1 hour or 3 hours Similar to Example 1, the sample was submitted to 2% agarose gel electrophoresis (0.5% TBE) and stained with green I from SYBR (Molecular Probes, Inc.) to confirm the nucleic acid. As a molecular weight marker, XIV (scale 100 bp, Boehringer Mannheim). The results are shown in the Fig. 14 (upper: 1 hour of reaction, lower: 3 hours of reaction). The respective streets correspond to the following samples:
1: ADNbc de M13mp18 1x10^{-15} mol/tubo1: M13mp18 1x10 -15 mol / tube cDNA
2: ADNbc de M13mp18 1x10^{-16} mol/tubo2: M13mp18 1x10 -16 mol / tube cDNA
3: ADNbc de M13mp18 1x10^{-17} mol/tubo3: M13mp18 1x10 -17 mol / tube cDNA
4: ADNbc de M13mp18 1x10^{-18} mol/tubo4: M13mp18 1x10 18 mol / tube cDNA
5: ADNbc de M13mp18 1x10^{-19} mol/tubo5: M13mp18 1x10 -19 mol / tube cDNA
6: ADNbc de M13mp18 1x10^{-20} mol/tubo6: M13mp18 1x10 -20 mol / tube cDNA
7: ADNbc de M13mp18 1x10^{-21} mol/tubo7: M13mp18 1x10-21 mol / tube cDNA
8: ADNbc de M13mp18 1x10^{-22} mol/tubo8: M13mp18 1x10-22 mol / tube cDNA
9: sin diana9: no target
10: marcador de tamaño XIV.10: XIV size marker.
Aparece una banda común entre las respectivas calles en la parte inferior del perfil electroforético y muestra los cebadores teñidos sin reaccionar. Independientemente del tiempo de reacción, no se observó producto de amplificación en ausencia de la diana. Se obtuvo un patrón de tinción, que dependía de la concentración de la diana, del producto de amplificación sólo en presencia de la diana. Además, el producto de amplificación se pudo confirmar con la menor concentración cuando se aumentó el tiempo de reacción.A common band appears between the respective streets at the bottom of the electrophoretic profile and shows unreacted stained primers. Regardless of time of reaction, no amplification product was observed in the absence of the Diana. A staining pattern was obtained, which depended on the target concentration, of the amplification product only in presence of the target. In addition, the amplification product could confirm with the lowest concentration when the time of reaction.
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El ADN diana usado fue M13mp18 (salvaje) y M13mp18M (mutante). Para la construcción de M13mp18FM mutante, se usó el kit de mutagénesis in vitro LA PCR^{TM} (Takara Shuzo Co., Ltd.) para sustituir un nucleótido para la mutación. Después, la secuencia se confirmó por secuenciación. La secuencia de la región F1 se muestra a continuación:The target DNA used was M13mp18 (wild) and M13mp18M (mutant). For the construction of mutant M13mp18FM, the LA PCR ™ in vitro mutagenesis kit (Takara Shuzo Co., Ltd.) was used to replace a nucleotide for the mutation. Then, the sequence was confirmed by sequencing. The sequence of the F1 region is shown below:
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Los cebadores FA usados para el tipo salvaje y el mutante se proporcionaron en el extremo 5' de su región F1c con secuencias de nucleótidos diferentes, respectivamente. La posición de la mutación y la relación de posiciones de cada región respecto a la secuencia (diana) de nucleótidos diana se muestran en la Fig. 15.FA primers used for the wild type and the mutant were provided at the 5 'end of its F1c region with different nucleotide sequences, respectively. The position of the mutation and the relationship of positions of each region with respect to the sequence (target) of target nucleotides are shown in Fig. fifteen.
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Se llevó a cabo un experimento para examinar si la reacción de amplificación específica de molde ocurre usando una combinación de cebadores específicos mostrados a continuación, usando M13mp18 (salvaje) y M13mp18M (mutante) como cebadores.An experiment was conducted to examine whether the mold specific amplification reaction occurs using a combination of specific primers shown below, using M13mp18 (wild) and M13mp18M (mutant) as primers.
Conjunto de cebadores para la amplificación del tipo salvaje: FAd4, RAd4, F3, R3Set of primers for amplification of the wild type: FAd4, RAd4, F3, R3
Conjunto de cebadores para la amplificación del mutante: FAMd4, RAd4, F3, R3Set of primers for amplification of the mutant: FAMd4, RAd4, F3, R3
La secuencia de nucleótidos de cada cebador es la siguiente:The nucleotide sequence of each primer is The next:
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La composición de la disolución de la reacción es la siguiente:The composition of the reaction solution is the next:
Se añadió 1 fmol (2 \mul) de M13mp18 o M13mp18M diana a la disolución de la reacción y se calentó a 95ºC durante 5 minutos, de modo que la diana se desnaturalizó en una cadena monocatenaria. La disolución de la reacción se transfirió a agua helada, y se le añadió 1 \mul (8 U) de la ADN polimerasa Bst (NEW ENGLAND Biolab) y se dejó reaccionar durante 1 h a 68ºC o 68,5ºC. Después de la reacción, la reacción se terminó a 80ºC durante 10 minutos, y la disolución de la reacción se volvió a transferir a agua helada.1 fmol (2 µL) of M13mp18 or M13mp18M target at the reaction solution and heated to 95 ° C for 5 minutes, so that the target was denatured in a single chain chain. The reaction solution was transferred to ice water, and 1 µL (8 U) of the Bst DNA polymerase was added (NEW ENGLAND Biolab) and allowed to react for 1 h at 68 ° C or 68.5 ° C. After the reaction, the reaction was terminated at 80 ° C for 10 minutes, and the reaction solution was returned to transfer to ice water.
Como se muestra en la Fig. 16, cuando se usó FAd4 para el tipo salvaje como cebador FA, se observó amplificación eficaz sólo en presencia del molde de tipo salvaje. Por otra parte, cuando se usó FAMd4 para el mutante como cebador FA, la amplificación eficaz se observó solo en presencia del molde de tipo salvaje [sic.].As shown in Fig. 16, when it was used FAd4 for the wild type as FA primer, amplification was observed effective only in the presence of the wild type mold. On the other hand, when FAMd4 was used for the mutant as an FA primer, the effective amplification was observed only in the presence of the type mold wild [sic.].
A partir de los resultados descritos antes, se mostró que la mutación puntual podía detectarse de forma eficaz usando la reacción de amplificación de la presente invención.From the results described above, it showed that the point mutation could be detected effectively using the amplification reaction of the present invention.
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Se intentó el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico usando ARNm como ácido nucleico diana. Para preparar el ARNm diana, se mezclaron células LNCaP de línea celular de cáncer de próstata (Nº en ATCC CRL-1740) que expresan el antígeno específico prostático (PSA), con células K562 de la línea celular de leucemia mieloide crónica (Nº en ATCC CCL-243) como células que no expresan, con 1:10^{6} a 100:10^{6}, seguido de extracción del ARN total usando un kit RNeasy Mini de Qiagen (Alemania). Se usaron 4 clases de cebadores en el experimento, es decir PSAFA, PSARA, PSAF3 y PSAR3. PSAF3 y PSAR3 son cebadores exteriores para el desplazamiento del primer ácido nucleico obtenido respectivamente con PSAFA y PSARA como el origen de la síntesis. Además, las concentraciones de estos cebadores se fijaron altas de modo que ocurría de forma preferente la hibridación de PSAFA (o PSARA). Las secuencias de nucleótidos que constituyen los respectivos cebadores son las siguientes.The process of the invention of nucleic acid synthesis using mRNA as target nucleic acid. To prepare the target mRNA, line LNCaP cells were mixed prostate cancer cell (No. in ATCC CRL-1740) expressing prostate specific antigen (PSA), with cells K562 of the chronic myeloid leukemia cell line (No. in ATCC CCL-243) as non-expressing cells, with 1: 10 6 to 100: 10 6, followed by extraction of total RNA using an RNeasy Mini kit from Qiagen (Germany). 4 classes were used of primers in the experiment, ie PSAFA, PSARA, PSAF3 and PSAR3. PSAF3 and PSAR3 are external primers for the displacement of the first nucleic acid obtained respectively with PSAFA and PSARA as the origin of the synthesis. In addition, the concentrations of these primers were set high so that Hybridization of PSAFA (or PSARA) occurred preferentially. The nucleotide sequences that constitute the respective primers They are as follows.
Cebador:Primer:
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Las características estructurales de los cebadores se resumen a continuación. Además, la relación de posiciones de cada cebador respecto a la secuencia de nucleótidos del ADN que codifica el ARNm diana y los sitios de reconocimiento de la enzima de restricción Sau3AI, se muestran en la Fig. 17.The structural characteristics of the primers are summarized below. In addition, the relationship of positions of each primer with respect to the nucleotide sequence of the DNA encoding the target mRNA and the recognition sites of the restriction enzyme Sau3AI, are shown in Fig. 17.
Cebador: región en el lado 5'/región en el lado 3'Primer: region on the 5 'side / region on the side 3'
PSAFA: La misma que la región F1c en la cadena complementaria sintetizada por PSAFA/complementaria de la región F2c en la secuencia de nucleótidos dianaPSAFA: The same as the F1c region in the chain complementary synthesized by PSAFA / complementary to the F2c region in the target nucleotide sequence
PSARA: La misma que la región R1c en la cadena complementaria sintetizada por PSARA/complementaria de la región R2c en la cadena complementaria sintetizada por PSAFAPSARA: The same as the R1c region in the chain complementary synthesized by PSARA / complementary to the R2c region in the complementary chain synthesized by PSAFA
PSAF3: Complementaria de F3c contigua al lado 3' de la región F2c en la secuencia de nucleótidos dianaPSAF3: Complementary F3c contiguous to the 3 'side of the F2c region in the target nucleotide sequence
PSAR3; Complementaria de R3c contigua al lado 3' de la región R2c en la cadena complementaria sintetizada por PSAFAPSAR3; Supplementary R3c contiguous to the 3 'side of the R2c region in the complementary chain synthesized by PSAFA
La composición de una disolución de la reacción para el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico es la siguiente:The composition of a reaction solution for the process of the invention of nucleic acid synthesis is the next:
Composición de la disolución de la reacción (en 25 \mul)Composition of the reaction solution (in 25 \ mul)
Tris-HCl 20 mM pH 8,820 mM Tris-HCl pH 8.8
MgSO_{4} 4 mM4 mM MgSO 4
dNTP 0,4 mM0.4 mM dNTP
KCl 10 mM10 mM KCl
(NH_{4})_{2}SO_{4} 10 mM(10 mM NH 4) 2 SO 4
Triton X-100 al 0,1%0.1% Triton X-100
Betaína 0,8 M0.8 M betaine
DTT 5 mM5 mM DTT
Cebador PSAFA y PSARA 1600 nMPSAFA and PSARA 1600 nM primer
Cebador PSAF3 y PSAR3 200 nMPSAF3 and PSAR3 200 nM primer
ADN polimerasa Bst 8 UDNA polymerase Bst 8 U
Rever Tra Ace (Toyobo Co., Ltd., Japón) 100 URever Tra Ace (Toyobo Co., Ltd., Japan) 100 OR
ARN total 5 \mugTotal RNA 5 \ mug
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Se mezclaron todos los ingredientes sobre hielo. En este experimento se usó el ARNm (cadena monocatenaria) como una diana, y por lo tanto la etapa de hacer la cadena monocatenaria por desnaturalización térmica no es necesaria. La reacción se llevó a cabo a 65ºC durante 45 minutos, y la reacción se terminó a 85ºC durante 5 minutos. Después de la reacción, se sometieron a electroforesis 5 \mul de la disolución de la reacción en agarosa al 2% y se detectaron con verde I de SYBR.All ingredients were mixed on ice. In this experiment the mRNA (single stranded chain) was used as a target, and therefore the stage of making the single chain chain by Thermal denaturation is not necessary. The reaction led to carried out at 65 ° C for 45 minutes, and the reaction was terminated at 85 ° C for 5 minutes. After the reaction, they underwent 5 µl electrophoresis of the reaction solution in agarose at 2% and were detected with SYBR green I.
Los resultados se muestran en la Tabla 18. Las calles respectivas corresponden a las siguientes muestras.The results are shown in Table 18. The respective streets correspond to the following samples.
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En ausencia de ADN polimerasa Bst o de Rever Tra Ace, no se pudo obtener producto de amplificación (calles 1 a 4). En presencia de ambas enzimas, se detectó un producto de amplificación (calles 5 a 7) si estaba presente el ARN obtenido de LNCaP. Se pudo detectar el ARN extraído de una célula LNCaP/1 millón de células K562 (calle 6). Cuando el producto de amplificación se hizo digerir en el sitio de la enzima de restricción Sau3AI situado en el interior de la diana, el producto se hizo digerir en un fragmento de tamaño calculado (calles 8 y 9).In the absence of Bst DNA polymerase or Rever Tra Ace, could not get amplification product (lanes 1 to 4). In presence of both enzymes, an amplification product was detected (lanes 5 to 7) if the RNA obtained from LNCaP was present. It could detect RNA extracted from an LNCaP cell / 1 million cells K562 (6th street). When the amplification product was digested at the site of the Sau3AI restriction enzyme located in the inside the target, the product was digested into a fragment of calculated size (streets 8 and 9).
A partir de los resultados descritos antes, se confirmó que se puede obtener el producto de reacción deseado en el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico, incluso si se usa ARN como diana.From the results described above, it confirmed that the desired reaction product can be obtained in the method of the invention of nucleic acid synthesis, including if RNA is used as the target.
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De acuerdo con el nuevo conjunto de cebadores de acuerdo con la presente invención y el procedimiento de síntesis de ácido nucleico usando dicho conjunto de cebadores, se proporciona un procedimiento de síntesis de ácido nucleico que tiene secuencias de nucleótidos complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria, sin requerir ningún control complicado de la temperatura. Una cadena complementaria sintetizada con el conjunto de cebadores basado en la presente invención, sirve como el origen de la síntesis de una nueva cadena complementaria con el extremo 3' de dicha cadena sintetizada como molde. A esto le acompaña la formación de un bucle que produce la hibridación de un nuevo cebador, y un producto de la reacción de síntesis de la cadena complementaria con la cadena sintetizada previamente como molde, se desplaza otra vez por la síntesis de la cadena complementaria a partir del bucle y se prepara para el apareamiento de bases. El ácido nucleico así obtenido, sintetizado consigo mismo como molde, se combina, por ejemplo, con un procedimiento de síntesis de ácido nucleico conocido tal como la SDA, para contribuir a la mejora de la eficacia de la síntesis del ácido nucleico.According to the new set of primers of according to the present invention and the synthesis procedure of nucleic acid using said set of primers, a nucleic acid synthesis procedure that has sequences of complementary nucleotides linked alternately in a chain single chain, without requiring any complicated control of the temperature. A complementary string synthesized with the set of primers based on the present invention, serves as the origin of the synthesis of a new complementary chain with the 3 'end of said chain synthesized as a mold. This is accompanied by formation of a loop that causes hybridization of a new primer, and a product of the chain synthesis reaction complementary to the chain previously synthesized as a mold, it again displaces the synthesis of the complementary chain to start from the loop and prepare for base pairing. He nucleic acid thus obtained, synthesized with itself as a template, it is combined, for example, with an acid synthesis procedure known nucleic such as SDA, to contribute to the improvement of The effectiveness of nucleic acid synthesis.
De acuerdo con un modo preferido adicional de la presente invención, se proporciona un procedimiento nuevo de síntesis de ácido nucleico, que logra la mejora de la eficacia del procedimiento de síntesis de ácido nucleico conocido, no requiere el control complicado de la temperatura, se puede esperar que alcance una eficacia alta de la amplificación y puede lograr una especificidad alta. Es decir, el conjunto de cebadores basado en la presente invención, se aplica a una cadena molde y su cadena complementaria, de modo que se puede sintetizar sucesivamente el ácido nucleico que tiene secuencias complementarias unidas alternativamente en una cadena monocatenaria. Esta reacción continúa teóricamente hasta que se agotan los materiales de partida necesarios para la síntesis, y durante ésta sigue formándose el nuevo ácido nucleico cuya síntesis se ha iniciado a partir del bucle. El alargamiento a partir del oligonucleótido que ha hibridado con el bucle, produce el desplazamiento de cadena para suministrar el grupo 3'-OH para el alargamiento del ácido nucleico monocatenario largo (es decir, el ácido nucleico que tiene una pluralidad de pares de cadenas complementarias unidas en el mismo). Por otra parte, el grupo 3'-OH de la cadena monocatenaria larga produce la reacción de síntesis de la cadena complementaria consigo mismo como molde, de modo que se logra su alargamiento, y durante esta se desplaza una nueva cadena complementaria cuya síntesis se ha iniciado a partir del bucle. Dicha etapa de reacción de amplificación transcurre en condiciones isotérmicas, manteniéndose a la vez una alta especificidad.According to an additional preferred mode of the present invention, a new method of providing nucleic acid synthesis, which achieves the improvement of the effectiveness of known nucleic acid synthesis procedure, does not require complicated temperature control, you can expect achieve high amplification efficiency and can achieve high specificity That is, the set of primers based on the present invention, is applied to a mold chain and its chain complementary, so that you can successively synthesize the nucleic acid that has complementary complementary sequences alternatively in a single chain chain. This reaction theoretically continues until the starting materials are depleted necessary for the synthesis, and during this one the new nucleic acid whose synthesis has started from loop. Elongation from the oligonucleotide that has hybridized With the loop, it produces the chain shift to supply the 3'-OH group for acid elongation long single stranded nucleic (i.e. the nucleic acid that has a plurality of pairs of complementary chains joined in the same). On the other hand, the group 3'-OH of the chain long single chain produces the chain synthesis reaction complementary to itself as a mold, so that its lengthening, and during this a new chain moves Complementary whose synthesis has started from the loop. Said amplification reaction stage takes place under conditions. isothermal, while maintaining high specificity.
Los oligonucleótidos en la presente invención, cuando dos regiones contiguas están dispuestas como se diseñan, pueden funcionar como cebadores para la reacción de síntesis de ácido nucleico. Esto contribuye significativamente a la conservación de la especificidad. Por comparación, por ejemplo, con la PCR en la que la reacción de amplificación inespecífica se inicia por apareamiento erróneo inespecífico independientemente de la relación de posiciones deseada de los dos cebadores, se puede explicar fácilmente que en la presente invención se puede esperar una alta especificidad. Esta característica se puede usar para detectar SNP de forma muy sensible y precisa.The oligonucleotides in the present invention, when two contiguous regions are arranged as designed, they can function as primers for the synthesis reaction of nucleic acid. This contributes significantly to the conservation of specificity For comparison, for example, with the PCR in which the nonspecific amplification reaction is starts by unspecific mating regardless of The desired position ratio of the two primers can be easily explain that in the present invention one can expect high specificity This feature can be used to detect SNP in a very sensitive and precise way.
Lo que caracteriza a la presente invención, reace en que dicha reacción se puede lograr fácilmente con una constitución de reactivos muy sencilla. Por ejemplo, los oligonucleótidos del conjunto de cebadores de la presente invención tienen una estructura especial, pero este es un problema de selección de la secuencia de nucleótidos, y el sustrato es un simple oligonucleótido. Además, en un modo preferido, la reacción puede transcurrir mediante solo una ADN polimerasa que cataliza la reacción de tipo desplazamiento de cadena de la cadena complementaria que se sintetiza. Además, si la presente invención se lleva a cabo con ARN como molde, se usa una ADN polimerasa tal como la ADN polimerasa Bca que tiene tanto actividad de transcriptasa inversa como actividad de ADN polimerasa de tipo desplazamiento de cadena, de modo que todas las reacciones enzimáticas se pueden llevar a cabo mediante una sola enzima. El principio de la reacción de conseguir un grado alto de la reacción de amplificación de ácido nucleico mediante dicha reacción enzimática sencilla no se conocía. Incluso para la aplicación de la presente invención a una reacción de síntesis de ácido nucleico conocida como la SDA, no es necesaria una enzima adicional para su combinación, y dicha combinación sencilla con el oligonucleótidos basado en la presente invención se puede aplicar a diferentes sistemas de reacción. Por consiguiente, se puede decir que el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico también es ventajoso con respecto al coste.What characterizes the present invention, reace in that said reaction can be easily achieved with a very simple reagent constitution. For example, the oligonucleotides of the primer set of the present invention they have a special structure, but this is a problem of nucleotide sequence selection, and the substrate is a simple oligonucleotide In addition, in a preferred mode, the reaction it can pass through only a DNA polymerase that catalyzes the chain shift type chain reaction complementary that is synthesized. In addition, if the present invention is carried out with RNA as a template, such a DNA polymerase is used like Bca DNA polymerase that has so much activity of Reverse transcriptase as DNA polymerase activity type chain shift, so that all reactions Enzymatic can be carried out by a single enzyme. He reaction principle of getting a high degree of reaction of nucleic acid amplification by said reaction Simple enzymatic was not known. Even for the application of the present invention to a nucleic acid synthesis reaction known as the SDA, an additional enzyme is not necessary for your combination, and said simple combination with the oligonucleotides based on the present invention can be applied to different reaction systems Therefore, it can be said that the method of the invention of nucleic acid synthesis also It is advantageous with respect to cost.
Como se ha descrito antes, el procedimiento de la invención de síntesis de ácido nucleico y el conjunto de oligonucleótidos para la misma, proporcionan un nuevo principio de resolución simultánea de una pluralidad de problemas difíciles tales como la operatividad (no es necesario el control de la temperatura), mejora de la eficacia de la síntesis, economía y alta especificidad.As described above, the procedure of the invention of nucleic acid synthesis and the set of oligonucleotides for it, provide a new principle of simultaneous resolution of a plurality of difficult problems such as operability (control of the temperature), improved synthesis efficiency, economy and high specificity
<110> Eiken Kagaku Kabushiki Kaisha<110> Eiken Kagaku Kabushiki Kaisha
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<120> Procedimiento de síntesis de ácido nucleico.<120> Acid synthesis procedure nucleic.
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<130> E2-00IPCT<130> E2-00IPCT
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<140><140>
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<141><141>
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<150> JP-1998-317476<150> JP-1998-317476
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<151> 1998-11-09<151> 1998-11-09
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<160> 29<160> 29
\vskip0.400000\baselineskip\ vskip0.400000 \ baselineskip
<170> PatentIn Ver. 2.0<170> PatentIn Ver. 2.0
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<210> 1<210> 1
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<211> 52<211> 52
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<220><220>
\vskip0.400000\baselineskip\ vskip0.400000 \ baselineskip
<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia de cebador artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized primer sequence
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
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<400> 1<400> 1
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\vskip0.400000\baselineskip\ vskip0.400000 \ baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipcgactctaga ggatccccgg gtacttttg ttgtgtggaa ttgtgagcgg at
\hfill52
\ hskip-.1em \ dddseqskipcgactctaga ggatccccgg gtacttttg ttgtgtggaa ttgtgagcgg at
\ hfill52
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<210> 2<210> 2
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<211> 51<211> 51
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
\vskip0.400000\baselineskip\ vskip0.400000 \ baselineskip
<220> Secuencia de cebador sintetizada<220> Synthesized primer sequence
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\vskip0.400000\baselineskip\ vskip0.400000 \ baselineskip
<400> 2<400> 2
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\vskip0.400000\baselineskip\ vskip0.400000 \ baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskipacaacgtcgt gactgggaaa accctttttg tgcgggcctc ttcgctatta c
\hfill51
\ hskip-.1em \ dddseqskipacaacgtcgt gactgggaaa accctttttg tgcgggcctc ttcgctatta c
\ hfill51
\vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
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<210> 3<210> 3
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<211> 21<211> 21
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<220><220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia de cebador artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized primer sequence
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<400> 3<400> 3
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\hskip-.1em\dddseqskipactttatgct tccggctcgt a
\hfill21
\ hskip-.1em \ dddseqskipactttatgct tccggctcgt a
\ hfilltwenty-one
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<210> 4<210> 4
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<211> 17<211> 17
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<220><220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia de cebador artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized primer sequence
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<400> 4<400> 4
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\hskip-.1em\dddseqskipgttgggaagg gcgatcg
\hfill17
\ hskip-.1em \ dddseqskipgttgggaagg gcgatcg
\ hfill17
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<210> 5<210> 5
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<211> 600<211> 600
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Bacteriófago M13mp18<213> M13mp18 bacteriophage
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<400> 5<400> 5
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<210> 6<210> 6
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<211> 63<211> 63
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<220><220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia de cebador artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized primer sequence
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<400> 6<400> 6
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<210> 7<210> 7
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<211> 43<211> 43
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<220><220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia de cebador artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized primer sequence
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\hfill43
\ hskip-.1em \ dddseqskipgtggattcgc actcctcccg ctgatcggga cctgcctcgt cgt
\ hfill43
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<211> 16<211> 16
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<220><220>
\vskip0.400000\baselineskip\ vskip0.400000 \ baselineskip
<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia de cebador artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized primer sequence
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<220><220>
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia de cebador artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized primer sequence
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Virus de la hepatitis B<213> Hepatitis B virus
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<211> 293<211> 293
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<212> ADN<212> DNA
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized sequence
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<223> Descripción de la secuencia artificial: secuencia artificialmente sintetizada<223> Sequence description artificial: artificially synthesized sequence
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<212> ADN<212> DNA
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<213> M13mp18<213> M13mp18
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<212> ADN<212> DNA
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<213> M13mp18 mutante<213> mutant M13mp18
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<213> Secuencia artificial<213> Artificial sequence
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<220><220>
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<220><220>
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<211> 21<211> 21
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<212> ADN<212> DNA
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